6 июля 2009

Последствия изменений вентиляционно-перфузионного отношения в функциональной единице легких

Теперь рассмотрим, как влияют изменения вентиляционно-перфузионного отношения в «легочной единице» на газообмен.

влияние изменений вентиляционно-перфузионного отношения на РO2 и РCO в функциональной единице легкого

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 40 мм рт. ст., а РCO2 — 45 мм рт. ст.

Уровень РO2 в альвеолах—100 мм рт. ст. — устанавливается в результате динамического равновесия между поступлением O2 за счет вентиляции и удалением его с кровотоком. Этим же определяется здесь и нормальное значение РCO2 — 40 мм рт. ст. 

кривая вентиляционно-перфузионного отношения, представленная графиком зависимости O2 — СO2

При увеличении вентиляционно-перфузионного отношения значения РO2 и РCO2 смещаются вдоль кривой от точки смешанной венозной крови к точке вдыхаемого газа I (J. В. West: Ventilation/Blood Flow and Gas Exchange, ed. 3. Oxford, Blackwell, 1977).

Предположим теперь, что вентиляционно-перфузионное отношение постепенно уменьшается за счет снижения вентиляции при постоянном кровотоке. Ясно, что РO2 в легочной единице будет падать, а РСO2 — повышаться (хотя количественные соотношения между изменениями этих величин не столь очевидны, как кажется на первый взгляд).

Легко можно понять, что при полном прекращении вентиляции (вентиляционно-перфузионное отношение равно нулю) РO2 и РCO2 в альвеолярном воздухе и в крови конечных отрезков капилляров будут такими же, как и в смешанной венозной крови (на самом деле участки легких, в которых прекращается вентиляция, спадаются, однако это происходит не сразу, и поэтому здесь мы этого касаться не будем).

Необходимо подчеркнуть сделанное нами допущение: процессы, происходящие в одной легочной единице (а таких единиц огромное количество), не влияют на состав смешанной венозной крови.

Рассмотрим обратный случай: вентиляционно-перфузионное отношение постепенно увеличивается в результате перекрывания кровотока. Теперь РO2 будет повышаться, а РCO2 — снижаться, и при полной остановке кровотока (вентиляционно-перфузионное отношение стремится к бесконечности) эти показатели станут такими же, как и во вдыхаемом воздухе. Таким образом, при изменении вентиляционно-перфузионного отношения парциальные давления газов в легочной единице приближаются к свойственным либо для смешанной венозной крови, либо для вдыхаемого воздуха.

Все эти сдвиги удобно проиллюстрировать графиком О2—СO2. По оси абсцисс откладывают РO2, а по оси ординат — РCO2. Точка А соответствует нормальному составу альвеолярного газа (РO2= PO мм рт. ст., РCO2 = 40 мм рт. ст.). Если мы полагаем, что в конечных отрезках капилляров кровь по этим показателям полностью уравновешивается с альвеолярным воздухом, то точка А соответствует и оттекающей от альвеол крови. Точка отражает состав смешанной венозной крови(РO2= 40 мм рт. ст., РCO2 = 45 мм рт. ст.) (черточка над буквой «V» означает, что речь идет о «смешанной», «усредненной» величине). Наконец, точка I соответствует вдыхаемому воздуху (РO2 = 150 мм рт. ст., РCO2 = 0).

Кривая, соединяющая точки V, А и I, отражает изменения в составе альвеолярного воздуха (и оттекающей от альвеол крови), происходящие при снижении (от А доу) или повышении (от А до I) вентиляционно-перфузионного отношения. Эта кривая описывает все возможные ситуации в легких, когда состав вдыхаемого воздуха соответствует I, а смешанной венозной крови — V.

Так, в альвеолах никогда не установятся РCO2= 70 мм рт. ст. и РCO2 = 30 мм рт. ст., поскольку эта точка не лежит на построенной кривой. В то же время подобный состав альвеолярного воздуха может наблюдаться при изменении содержания газов в смешанной венозной крови или вдыхаемом воздухе, т. е. если кривая О2—СO2 сместится и пройдет через соответствующую точку.

«Физиология дыхания», Дж. Уэст

Читайте далее:



Диффузия

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…

Перенос O2 из воздуха к тканям

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…

Шунты

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…

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,…