Вентиляционно-перфузионное отношение
До сих пор мы рассматривали три возможные причины гипоксемии: гиповентиляцию, нарушение диффузии и наличие шунтов.
Однако существует еще один механизм ее возникновения — неравномерность вентиляционно-перфузионного отношения. Он встречается чаще других и в то же время наиболее труден для понимания. Дело в том, что, если вентиляция и кровоток в разных отделах легких не соответствуют друг другу, нарушается перенос как O2, так и СO2. Для понимания этого явления очень важно знать что такое вентиляционно-перфузионное отношение.
Рассмотрим модель функциональной единицы легких, в которой поглощение O2 имитируется растворением в воде краски. Через «легочную единицу», куда постоянно подсыпается порошкообразная краска (аналог поступления O2 при вентиляции), так же постоянно протекает вода (аналог тока крови, уносящего O2 через легочные капилляры). Содержимое «единицы» перемешивается с помощью мешалки, в реальном легком этому соответствует диффузия газов.
Главный вопрос, требующий ответа, следующий: от чего зависит содержание краски (O2) в «легочной единице» и, следовательно, в оттекающей воде (крови)?
Концентрация краски (аналог РO2 в альвеолярном воздухе) равна отношению V/Q (J. В. West: Ventilation/Blood Flow and Gas Exchange, ed. 3. Oxford, Blackwell, 1977).
Совершенно ясно, что концентрация краски в оттекающей воде зависит как от скорости поступления порошка (вентиляции), так и от скорости тока жидкости (расхода крови), т. е. определяется отношением этих двух скоростей. Иными словами, если порошок добавляется со скоростью V г/мин, а вода течет с расходом Q л/мин, концентрация краски в «легочной единице» и оттекающей воде составит V/Q г/л.
Точно так же концентрация (или точнее парциальное давление) O2 в любом участке легких зависит от отношения между вентиляцией и кровотоком. Это касается не только O2, но также СO2, N2 и любого другого газа, если содержание его в воздухе постоянно. Именно поэтому вентиляционно-перфузионное отношение играет ключевую роль в легочном газообмене.
«Физиология дыхания», Дж. Уэст
Мы уже знаем, как воздух перемещается к альвеолярно-капиллярному барьеру и от него, как дыхательные газы диффундируют через этот барьер и каким образом он омывается кровью. Было бы естественным заключить, что если все эти процессы происходят нормально, то в легких обеспечен полноценный газообмен. К сожалению, это не так: для эффективного газообмена необходимо также соответствие вентиляции и…
Из схемы на рисунке видно, как по мере переноса кислорода из окружающей нас атмосферы к митохондриям, где он используется, снижается РO2. В атмосферном воздухе на долю РO2 приходится 20,93 % общего давления (за исключением давления водяных паров). На уровне моря атмосферное давление составляет 760 мм рт. ст., а давление водяных паров во влажном вдыхаемом воздухе…
Итак, РO2 в альвеолах зависит от соотношения между скоростью удаления кислорода кровью (определяемой в свою очередь метаболическими потребностями тканей) и скоростью его восполнения путем вентиляции. Значит, при альвеолярной вентиляции ниже нормального уровня РO2 в альвеолах падает, а РCO2, наоборот, возрастает. Это состояние называется гиповентиляцией. К гиповентиляции могут приводить такие вещества, как морфий или барбитураты, угнетающие…
Еще одна причина того, что РO2 в артериальной крови меньше, чем в альвеолярном воздухе, заключается в наличии сосудистых шунтов. Под ними понимаются сосуды, несущие кровь в артериальное русло в обход вентилируемых участков легких. В норме шунтами являются бронхиальные артерии: часть притекающей по ним крови омывает бронхи, теряет кислород и затем поступает в легочные вены. Еще…
Теперь рассмотрим, как влияют изменения вентиляционно-перфузионного отношения в «легочной единице» на газообмен. На рисунке, приведены значения РO2 и РCO2 Для случая, когда это отношение нормально (т. е., около 1). РO2 во вдыхаемом воздухе равно 150 мм рт. ст., а РCO2 — практически 0 мм рт. ст. В смешанной венозной крови, поступающей к легким, РO2 равно…
