Расчет показателей газообмена

Уравнения, которые будут рассмотрены ниже, используют для количественного определения выраженности нарушений вентиляционно-перфузионных отношений. Эти уравнения применяют при исследовании функции лёгких, в частности, у больных с дыхательной недостаточностью.

 

Физиологическое мёртвое пространство

Измерить объём физиологического мёртвого пространства можно методом Бора. Объём функционального мёртвого пространства рассчитывают на основании разницы между значениями pCO₂ в выдыхаемом альвеолярном воздухе и капиллярной (артериальной) крови (точнее, крови конечных отрезков лёгочных капилляров). У здоровых людей в лёгких капиллярная кровь полностью уравновешивается с альвеолярным газом и рСО₂ в выдыхаемом альвеолярном воздухе практически равно рСО₂ в артериальной крови. При увеличении физиологического мёртвого пространства (т.е. отношения Vd/Vt) pCO₂ в выдыхаемом воздухе (Р_ЕСО₂) будет ниже, чем pCO₂ в артериальной крови. На этом принципе основано уравнение Бора, применяемое для расчёта отношения Vd/Vt [6]:

Vd/Vt = (РаСО₂ - реСО₂) / р_аСО₂. В норме отношение Vd/Vt = 0,3.

Для определения pаCO₂ выдыхаемый воздух собирают в большой мешок и с помощью инфракрасного СО₂-анализатора измеряют среднее рСО₂ в воздухе. Это достаточно просто и обычно необходимо в отделении терапии респираторных расстройств.

Фракция шунта

Для определения фракции шунта (Qs/Qt) используют содержание кислорода в артериальной (СаО₂), смешанной венозной (СvО₂) и лёгочной капиллярной крови (CcO₂). Имеем уравнение шунта:

Q_s/Q_t = C_cO₂ - C_aO₂ / (C_cО₂ - C_vO₂).

В норме отношение Qs/Qt =0,1.

Так как СcО₂ непосредственно измерить невозможно, то рекомендуют дышать чистым кислородом, чтобы полностью насытить им гемоглобин крови лёгочных капилляров (ScO₂ = 100%). Однако в такой ситуации измеряют только истинный шунт. Дыхание 100% кислородом — очень чувствительный тест на наличие шунтов, поскольку когда PaО₂ высоко, небольшое снижение концентрации кислорода в артериальной крови может быть причиной значительного падения PaO₂.

Альвеолярно-артериальная разница по кислороду (градиент а-а рО2)

Разность между значениями рО₂ в альвеолярном газе и артериальной крови называют альвеолярно-артериальной разницей по рО₂, или градиентом А-а рО₂. Альвеолярный газ описывают с помощью следующего упрощённого уравнения:

Р_AО₂ = р_iО₂ - (p_aCO₂/RQ).

Это уравнение основано на том, что альвеолярное рО₂ (р_AO₂) зависит, в частности, от парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе (p_iO₂) и альвеолярного (артериального) pCO₂ x p_iO₂ — функция от FiO₂, барометрического давления (P_B) и парциального давления водяных паров (pH₂O) в увлажнённом воздухе (р_iО₂ = FiO₂(P_B - рН₂О). При нормальной температуре тела рН₂О составляет 47 мм рт. ст. Дыхательный коэффициент (RQ) — отношение между продукцией СО₂ и потреблением O₂, причём газообмен происходит между полостью альвеолы и просветом оплетающих её капилляров путём простой диффузии (RQ = VCO₂/VO₂). У здоровых людей при дыхании комнатным воздухом при нормальном атмосферном давлении градиент А-а РO₂ рассчитывается с учётом перечисленных показателей (FiО₂ = 0,21, Р_B = 760 мм рт.ст., р_aO₂ = 90 мм рт.ст., p_aCO₂ = 40 мм рт.ст., RQ = 0,8) следующим образом:

P_aO₂ = FiO₂(Р_B - pH₂O) - (paCO₂/RQ) = 0,21 (760 - 47) - (40/0,8) = 100 мм рт.ст.

Нормальная величина градиента А-а pO₂ = 10-20 мм рт.ст.

В норме градиент А-а pO₂ изменяется с возрастом и с содержанием кислорода во вдыхаемом воздухе или газе. Изменение его с возрастом представлено в конце книги (см. Приложение), а влияние FiO₂ — на рис. 3-4 [9].

Обычное изменение градиента А-а рО₂ у здоровых взрослых людей при нормальном атмосферном давлении (вдыхание комнатного воздуха или чистого кислорода) показано ниже [10, 11].

. Влияние FiO₂; на градиент А-а рО₂ и отношение а/А рО₂ у здоровых людей.

FiO2	Нормальное значение градиента А-а рО2
0,21	от 10 до 20 мм рт.ст.
1,0	от 60 до 70 мм рт.ст.

Отмечается увеличение градиента А-а рО₂ на 5-7 мм рт.ст. на каждое 10% возрастание FiO₂. Влияние кислорода в высоких концентрациях на градиент А-а рО₂ объясняется устранением действия гипоксических стимулов, которые ведут к вазоконстрикции и изменению кровоснабжения плохо вентилируемых участков лёгких. Вследствие этого кровь возвращается в плохо вентилируемые сегменты, в результате чего может увеличиться фракция шунта.

Искусственная вентиляция лёгких. Так как нормальное атмосферное давление составляет около 760 мм рт.ст., то искусственная вентиляция лёгких с положительным давлением будет увеличивать p_iO₂. Среднее давление в дыхательных путях следует добавлять к атмосферному давлению, что повышает точность расчёта [8]. Например, среднее давление в дыхательных путях, равное 30 см водяного столба (вод.ст.), может повысить градиент А-а рO₂до 16 мм рт.ст., что соответствует 60% увеличению.