Вентиляция

Предположим, что при каждом выдохе из легких удаляется 500 мл воздуха и что в минуту совершается 15 дыхательных движений. В этом случае общий объем, выдыхаемый за 1 мин, равен 500*15 = 7500 мл/мин. Это так называемая общая вентиляция, или минутный объем дыхания. Объем воздуха, поступающего в легкие, несколько больше, так как поглощение кислорода слегка превышает выделение углекислого газа.

Однако не весь вдыхаемый воздух достигает альвеолярного пространства, где происходит газообмен. Если объем вдыхаемого воздуха равен 500 мл, то 150 мл остается в анатомическом мертвом пространстве и за минуту через дыхательную зону легких проходит (500—150)*15 = 5250 мл атмосферного воздуха. Эта величина называется альвеолярной вентиляцией. Она имеет важнейшее значение, так как соответствует количеству «свежего воздуха», который может участвовать в газообмене (строго говоря, альвеолярную вентиляцию измеряют по количеству выдыхаемого, а не вдыхаемого воздуха, однако разница в объемах очень невелика).

Общую вентиляцию можно легко измерить, попросив обследуемого дышать через трубку с двумя клапанами — впускающим воздух при вдохе в воздухоносные пути и выпускающим его при выдохе в специальный мешок. Альвеолярную вентиляцию оценить сложнее. Один из способов ее определения заключается в измерении объема анатомического мертвого пространства и вычислении его вентиляции (объем X частота дыханий). Полученную величину вычитают из общей вентиляции легких.

Расчеты выглядят следующим образом. Обозначим V_T= V_D+ V_A соответственно дыхательный объем, объем мертвого пространства и объем альвеолярного пространства. Тогда откуда

V₁*n=V_D*n+V_a*n,

где n — частота дыхания, следовательно,

V_E=V_D+V_A

где V — объем за единицу времени, V_E — общая экспираторная (оцениваемая по выдыхаемому воздуху) легочная вентиляция, V_D и V_A — вентиляция мертвого пространства и альвеолярная вентиляция соответственно (общий список обозначений приведен в приложении).

Сложность этого метода заключается в том, что объем анатомического мертвого пространства измерить трудно, хотя с небольшой ошибкой можно принять его равным определенной величине. У здоровых людей альвеолярную вентиляцию можно рассчитать также по содержанию СО₂ в выдыхаемом воздухе. Поскольку в анатомическом мертвом пространстве газообмена не происходит, в конце вдоха в нем не содержится СО₂ (ничтожным содержанием СО₂ в атмосферном воздухе можно пренебречь). Значит, СО₂ поступает в выдыхаемый воздух исключительно из альвеолярного воздуха, откуда имеем

V_ACO₂=(V_A*%CO₂)/100

где V_CO2— объем СО₂, выдыхаемый за единицу времени. Следовательно,

V_A=(VCO₂*100)/%CO₂

Величину % СО₂/100 часто называют фракционной концентрацией СО₂ и обозначают F_СО2. Альвеолярную вентиляцию можно рассчитать, разделив количество выдыхаемого СО₂ на концентрацию этого газа в альвеолярном воздухе, которую определяют в последних порциях выдыхаемого воздуха с помощью быстродействующего анализатора СО₂.

Дыхательный объем (V_T), поступает из анатомического мертвого пространства (V_D) И альвеол (V_A). Густота точек на рисунке соответствует концентрации СО₂. F —> фракционная концентрация, I — икспираторный воздух, Е — экспираторный воздух.

Парциальное давление СО₂ (Р_СО2) пропорционально концентрации этого газа в альвеолярном воздухе:

Р_СО2=~ F_СО2*К,

где К — константа. Отсюда

V_A=(V_CO2/P_CO2)*K

Поскольку у здоровых людей Р_СО2 в альвеолярном воздухе и в артериальной крови практически одинаковы, Р_СО2 артериальной крови можно использовать для определения альвеолярной вентиляции. Ее взаимосвязь с Р_СО2 чрезвычайно важна. Так, если уровень альвеолярной вентиляции снизится вдвое, то (при постоянной скорости образования СО₂ в организме) Р_СО2 в альвеолярном воздухе и артериальной крови возрастет в два раза.

«Физиология дыхания», Дж. Уэст