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
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…
Влияние вентиляционно-перфузионного отношения в легочных единицах на газообмен хорошо видно на примере различий «по вертикали» в легких стоящего человека. В направлении от их верхушек к основаниям вентиляция постепенно увеличивается, но в гораздо большей степени возрастает кровоток. Следовательно, в области верхушек (где кровоток мал) вентиляционно-перфузионное отношение выше нормального, а у оснований гораздо ниже. Теперь, используя кривую…
Регионарные различия в газообмене, рассмотренные выше, безусловно, очень интересны, однако для организма в целом важнее то, как соотношение вентиляции и перфузии влияет на общий газообмен в легких, т. е. на их способность поглощать кислород и выделять углекислый газ. Очевидно, что когда равномерность вентиляционно-перфузионного отношения нарушена, легкие при прочих равных условиях не могут осуществлять эти функции…
Представим себе легкие с равномерной вентиляцией и перфузией и нормальным переносом O2 и CO2. Предположим, что во каким-то непонятным причинам нормальное соотношение между вентиляцией и кровотоком внезапно нарушилось, но все остальные процессы не изменились. Что же произойдет с газообменом при таком «чистом» нарушении равномерности вентиляционно-перфузионного отношения? Оказывается, при этом одновременно снизится поглощение O2 и выделение…
