пат. физиология весь диск / пф dergunov

крови объемом 100 мл при парциальном давлении О2 около 100 мм рт. ст. и парциальном давлении СО2 около 40 мм рт. ст.

Процентное отношение количества О2, реально связанного с гемоглобином, к кислородной емкости крови называется насы щением (saturation) гемоглобина кислородом (SO2). Другими словами, SO2 — это отношение оксигемоглобина к общему ко личеству гемоглобина.

В норме насыщение артериальной крови кислородом (SO2) составляет 96–98%. Небольшое недонасыщение (2–4%) объяс няется некоторой неравномерностью вентиляции и незначите льным внутрилегочным шунтированием, которые имеют место и у здоровых людей.

Напряжение кислорода в артериальной крови (PAO2) в норме колеблется в пределах 95–100 мм рт. ст. Газовый состав крови претерпевает с возрастом некоторые изменения. Напряжение О2 в артериальной крови здоровых молодых людей в среднем со ставляет 95–100 мм рт. ст.; к 40 годам оно снижается примерно до 80 мм рт. ст., а к 70 годам — до 70 мм рт. ст. Эти изменения связаны с тем, что с возрастом увеличивается неравномерность функционирования различных участков легких. Зависимость между напряжением кислорода в артериальной крови и возрас том выражается уравнением регрессии:

РАО2 = 102,6 – 0,32 × возраст.

Снижение SO2 (HbO2) или PAO2 в артериальной крови назы вается артериальной гипоксемией.

В соответствии с законом действующих масс насыщение ге моглобина кислородом (SO2) зависит от его напряжения (PAO2) в крови. Графически эту зависимость отражает кривая диссоци ации оксигемоглобина, имеющая S образную форму. Впервые кривая диссоциации оксигемоглобина получена Дж. Баркроф том. Она называется также сатурационной кривой О2.

Конфигурация кривой имеет большой физиологический смысл и объясняет процессы оксигенации крови в легких и дез оксигенации ее в тканях. Форма кривой не зависит от направле ния процесса. В области высоких значений PO2 кислород прочно связан с гемоглобином, в то время как при низках значениях PO2 гемоглобин легко отдает кислород или, напротив, обильно его

31

поглощает. Значениям высоких напряжений кислорода соответ ствует горизонтальный участок кривой. Это свидетельствует о том, что насыщение артериальной крови кислородом сохраняет ся на высоком уровне даже при существенных сдвигах PO2 . Сни жение прочности связи гемоглобина с кислородом в области среднего и нижнего участка кривой обеспечивает поступление кислорода в ткани.

Так, падение РАО2 в области пологой верхней части кривой на 20 мм рт. ст. (до 80 мм рт. ст.) существенно не отразится на насыщении крови кислородом (SO2 94,5%). С другой стороны, при низком напряжении кислорода в тканевых капиллярах (кру той нижний участок кривой) падение PO2 даже на 5 мм рт. ст. снижает SO2 на 7%. Освобождающийся при этом кислород ак тивно включается в процессы тканевого метаболизма.

Конфигурация кривой диссоциации оксигемоглобина обу словлена, главным образом, химическими свойствами гемогло бина, однако существует и ряд других факторов, которые сме щают кривую диссоциации, увеличивая или уменьшая ее наклон, не изменяя при этом S образную форму. К таким фак торам относится температура, напряжение углекислого газа и активная реакция (pH) крови. Все эти важные параметры гоме остаза могут существенно меняться в условиях патологии.

Снижение pH, увеличение РАСО2 и повышение температуры смещают кривую диссоциации оксигемоглобина вправо, а про тивоположные изменения этих параметров — влево. Влияние рН и РАСО2 на расположение сатурационной кривой О2 называ ют эффектом Бора. Он играет определенную роль как при по глощении кислорода в легких, так и при его высвобождении в тканях. Смещение кривой диссоциации оксигемоглобина впра во при повышении РАСО2 и снижении рН отражает снижение сродства гемоглобина к кислороду и имеет место в капиллярах легких.

Таким образом, в легких формируется более прочная связь кислорода с гемоглобином, а на периферии эта связь становится слабее, что способствует быстрой отдаче кислорода тканям.

Существует простое правило для запоминания влияния pH, РАСО2 и температуры на кривую диссоциации оксигемоглоби на: в мышцах при нагрузке создается кислая среда, повышается концентрация СО2 и температура, а поскольку для работы они

32

Рис. 1.2. Кривая диссоциации оксигемоглобина:

VО2 — потребление кислорода, DО2 — доставка кислорода, СаО2 — содержание кис лорода в артериальной крови, SО2 — сатурация крови, CaO2 — CvO2 — артериовеноз ная разница по кислороду, РАО2 — напряжение кислорода в артериальной крови

нуждаются в кислороде, выгодно более интенсивное его высво бождение из крови.

Изменения кислородсвязывающих свойств гемоглобина име ют место при многих патологических состояниях. Эти измене ния могут компенсировать или, наоборот, усугублять имеющие ся нарушения оксигенации крови в легких и ее дезоксигенации в тканях.

Наиболее простым показателем, характеризующим располо жение кривой диссоциации оксигемоглобина, является так на зываемое напряжение полунасыщения Р50, то есть такое напря жение О2, при котором насыщение гемоглобином кислорода составляет 50%. В норме при рН 7,40 и t 37 °C Р50 артериальной крови составляет 26–27 мм рт. ст. (рис. 1.2).

Таким образом, степень оксигенации крови может быть оха рактеризована двумя показателями: напряжением кислорода (РАО2) и насыщением крови кислородом (SO2). Оксигенацию крови нельзя оценить концентрацией О2 в об.% без учета кисло родной емкости крови. Показатели газового состава крови боль

33

ных с анемией и дыхательной недостаточностью (табл. 1.5, см. приложение).

Большое диагностическое значение имеет величина альвео лярно артериального градиента кислорода, то есть разности между парциальным давлением О2 в альвеолах (100–110 мм рт. ст.) и напряжением его в артериальной крови (95–100 мм рт. ст.). В норме эта величина составляет 5–10 мм рт. ст. Альвео лярно артериальный градиент обусловлен тремя факторами: от носительным несоответствием легочной вентиляции кровотоку (распределительный фактор), шунтированием (сбросом) части смешанной венозной крови в артериальное русло и затруднени ем диффузии кислорода через аэрогематический барьер.

Примерно 50% величины альвеолярно артериального гради ента обусловлено распределительным фактором, 40% — факто ром шунтирования и 10% — диффузным фактором. В условиях альвеолярной гипоксии его величина обусловлена только диф фузным фактором, при альвеолярной гипероксии — исключите льно фактором шунтирования.

Венозная кровь насыщена кислородом на 73–75%. В артери альной крови содержание кислорода составляет 20,1 об% (0,20 л О2 на 1 л крови), в венозной 15 об% (0,15 л О2 на 1 л крови). Ар териовенозная разница по кислороду (AV O2) составляет 0,05. Это означает, что в норме при прохождении крови через ткане вые капилляры используется только 25% запаса кислорода (0,05 от 0,20). Насыщение венозной крови кислородом широко варь ирует в зависимости от уровня метаболизма различных органов и тканей. При интенсивной физической нагрузке артерио ве нозная разница по кислороду может привышать 0,1.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

СИСТЕМА ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ ТЕРМИНОВ, ПРИНЯТЫХ В КЛИНИЧЕСКОЙ ФИЗИОЛОГИИ ДЫХАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАННАЯ В ДАННОМ ПОСОБИИ

Международные сокращения:

Обозначения для газов а) основные:

D — диффузия

34

F — объемная концентрация (фракция) в сухой газовой сме

си

Р — давление V — объем

V — объемная скорость движения воздуха (объем газа в еди ницу времени)

f — частота дыхания б) добавочные:

А — альвеолярный В — барометрический

D(d) — относящийся к мертвому пространству Е — относящийся к выходу

I — относящийся к входу L — легочный

Т — дыхательный Обозначения, используемые в механике дыхания:

С— растяжимость G — проводимость R — сопротивление

aw — относящийся к дыхательным путям el — эластический

fr — фрикционный in — интерционный

Обозначения для крови а) основные:

С— содержание газов

Hb — гемоглобин

HbO2 (SO2) — оксигемоглобин (насыщение гемоглобина кис лородом)

Q — объем кровотока

Q — объемная скорость кровотока б) добавочные:

а — артериальный с — капиллярный ef — эффективный s — шунтируемый v — венозный

v — смешанный венозный

35

Точка над сокращенным обозначением — величина, отнесен ная к единице времени, горизонтальная черта — средняя вели чина.

Основные обозначения пишут, как правило, заглавными бук вами, добавочные обозначения в соответствии с их значени ем —строчными или заглавными буквами меньшего размера ниже строки. При наличии двух и более добавочных характери стик пишут в строку, вторую и дальнейшую ступенчато ниже строки.

Примеры:

VA — минутный объем альвеолярной вентиляции; QS — объем шунтируемой крови за минуту;

PAO2 — парциальное давление кислорода в артериальной крови;

PACO2 — напряжение CO2 в артериальной крови; VD(Vd) — объем мертвого пространства.

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ОБОЗНАЧЕНИЯ Показателей функции внешнего дыхания

(легочные объемы и параметры петли «поток—иобъем»)

SVC — Spirograf Vital Capacity — жизненная емкость легких (ЖЕЛ)

VC In — Inspiratori Vital Capacity — инспираторная ЖЕЛ VT (TV) — Tidal Volum — дыхательный объем (ДО)

IC — Insiratory Capacity — Емкость вдоха (Евд)

ERV — Expiratory Reserve Volume — резервный объем выдоха

(РОвыд)

IRV — Insiratory Reserve Volume — резервный объем вдоха

(Ровд)

F — Frequency — частота дыхания (ЧД)

MV — Minute Ventilation — минутная вентиляция (минутный объем дыхания — МОД)

MVV — Maximum Voluntary Ventilation — максимальная вен тиляция легких (МВЛ)

Flow — Volume поток — объем

FEV — Forced Expiratory Volume — объем форсированного выдоха (ОФВ).

36

FEV0,5 — Forced Expiratory Volume after 0.5 sec — ОФВ за 0,5 с FEV1 — Forced Expiratory Volume after 1 sec — ОФВ за 1 с

FEV2 — Forced Expiratory Volume after 2 sec — ОФВ за 2 с FEV3 — Forced Expiratory Volume after 3 sec — ОФВ за 3 с FVC — Forced Vital Capacity форсированная жизненная ем

кость легких (ФЖЕЛ)

FEV1 % VC — Forced Expiratory Volume after 1 sec at% Vital Capacity — ОФВ1 к ЖЕЛ, %

FEV1 % FVC — Forced Expiratory Volume after 1 sec at% For ced Vital Capacity — ОФВ1 к ФЖЕЛ, %

FEF75 –Forced Expiratory Flow at 75% of VC Max — поток форсированного выдоха на уровне 75% макс. ЖЕЛ

FEF50 — Forced Expiratory Flow at 75% of VC Max — поток форсированного выдоха на уровне 50% макс. ЖЕЛ

FEF25 — Forced Expiratory Flow at 25% of VC Max — поток форсированного выдоха на уровне 25% макс. ЖЕЛ

FEF25 75 — поток форсированного выдоха между 25 и 75% ФЖЕЛ

FEF75 85 — поток форсированного выдоха между 75 и 85% ФЖЕЛ

PEF — Peak Expiratory Flow — пиковый поток выдоха PIF — Peak Inspiratori Flow — — пиковый поток вдоха.

Газовые законы

Закон Бойля–Мариотта

При постоянной температуре (Т = const) давление газа (P) обратно пропорционально объему (V)

P1 : P2 = V1 : V2.

Закон Шарля

При постоянном объеме (V = const) давление (P) изменяется обратно пропорционально температуре (T)

P1 : P2 = T1 : T2.

37

Закон Гей3Люссака

Изменение объема данной массы газа при постоянном давле нии (P = const) прямо пропорционально изменению температу ры (∆t):

(V2 – V1) : V1 = α∆t или V2 = V1 (1 + α∆t),

где α — коэффициент теплового расширения газа при постоянном давлении (в обычных условиях почти для всех газов α = 1 : 273,15 = 0,00367). Если температура изменяется в кельвинах (Т), закон Гей Люссака записывается как

V2 : V1 = T2 : T1.

Уравнение Клайперона–Менделеева (уравнение идеального газа)

При одновременном изменении объема (V), давлении (P) и температуры (T):

P1 × V1 : T1 = P2 × V2 : T2 = n × R,

где n — число молей газа;

R — газовая постоянная, равна 8,31 Дж × моль–1 × К–1.

Из формулы следует: V1 = V2 × P2 : P1 × T1 : T2.

Закон Дальтона

Общее давление (Робщ.) смеси газов, химически не взаимодей ствующих друг с другом, равно сумме парциальных давлений, которые производили бы эти газы в отдельности, если бы зани мали весь объем:

Робщ. = Р1 + Р2 + Р3 + … + Рn.

Для альвеолярной газовой смеси справедливо равенство:

PO2 + PСO2 + РN2 + РН2О = Рбар.

38

Парциальное давление — давление, которое имел бы отдель но каждый газ газовой смеси, если бы он один находился в объ еме, занимаемом всей смесью. Иными словами, давление, ока зываемое каждым газом, составляющим газовую смесь, не зависит от наличия других газов в смеси.

Парциальное давление любого газа (Рх) в газовой смеси при известных процентном содержании его в этой смеси (n) и об щем давлении (P) рассчитывается по формуле:

Рх = Рn : 100.

Парциальное давление газа в жидкости или тканях обознача ют термином «напряжение» газа.

Закон Генри

Парциальное давление газа в жидкости равно его парциаль ному давлению в газовой смеси, уравновешенной с данной жид костью. Согласно закону Генри, концентрация физически рас творенного газа в жидкости (Сх) пропорциональна его парциальному давлению (Рх).

Сх = КxРх.

Закон Авогадро

При одинаковых температуре и давлении одинаковые объе мы любых газов содержат равное количество молекул, причем одна грамм молекула какого либо газа в условиях STPD зани мает объем 22,4 л.

Закон диффузии Фика

Скорость диффузионного потока через слой ткани прямо пропорциональна площади этого слоя, разности парциального давления по обе его стороны и обратно пропорциональна тол щине слоя. Скорость диффузии зависит также от плотности и вязкости среды, температуры, молекулярной массы диффунди рующих веществ, их растворимости:

39