path: pictures/2f-7.png

,(7)

где DL - диффузионная способность легких, DM - диффузионная способность мембраны (включающая в себя плазму и внутреннюю часть эритроцита), q - скорость реакции кислорода (или СО₂) с гемоглобином (на 1 мл крови) и Vc - объем крови в легочных капиллярах.

В здоровом легком диффузионное сопротивление мембранного компонента и компонентов, участвующих в химической реакции, приблизительно одинаково. Окись углерода используется в качестве газа для измерения диффузионной способности легочной ткани потому, что его перенос через альвеолокапиллярный барьер - процесс практически полностью диффузионно-ограниченный. И хотя нас в большей степени интересует диффузия кислорода, диффузионное ограничение этого газа в большей степени обусловлено перфузией при нормоксии и частично - диффузией при гипоксии. По этой причине измерения с использованием кислорода трудно интерпретировать, хотя предлагаются методики с использованием изотопов кислорода.

Как было сказано выше, в соответствии с законом Фика количество газа, переносимого через тканевую мембрану, пропорционально площади, диффузионной константе и разнице парциальных давлений и обратно пропорционально толщине мембраны:

path: pictures/2f-8.png

.(8)

В реальности легкое является столь сложным органом, что определить площадь и толщину альвеолокапиллярного барьера при жизни не представляется возможным. Поэтому вместо этих трех переменных, определяющих объем переносимого газа, можно ввести константу D_L:

path: pictures/2f-9.png

,(9)

где D_L - это диффузионная способность легких - показатель, включающий в себя площадь, толщину и диффузионные свойства тканевой мембраны, а также диффузионные свойства газа. Тогда диффузионная способность легких для углекислоты может быть рассчитана:

path: pictures/2f-10.png

,(10)

где Р₁ и Р₂ - парциальное давление СО в альвеолярном газе и капиллярной крови соответственно.

Поскольку парциальное давление углекислоты в капиллярной крови очень низкое (см. рис. 2--8), им можно пренебречь. В этом случае уравнение принимает следующий вид:

path: pictures/2f-11.png

.(11)

Таким образом, диффузионная способность легких для СО - это переносимый объем углекислоты, выраженный в миллилитрах в минуту на миллиметр ртутного столба альвеолярного парциального напряжения СО.

Существует несколько способов измерения диффузионной способности легких для углекислоты. При выполнении методики одиночного вдоха выполняется вдох смеси, содержащей 0,3% СО и рассчитывается скорость исчезновения углекислоты из альвеолярного газа при 10-секундной задержке дыхания. Расчет производится на основании измерения вдыхаемой и выдыхаемой концентраций СО с помощью инфракрасного датчика. По окончании периода задержки дыхания проба альвеолярного газа анализируется (первые 750 мл, представляющих собой объем газа мертвого пространства, исключаются из анализа). Газовая смесь, помимо CO, также содержит гелий для измерения легочного объема дилюционным методом. При использовании данного метода уравнение принимает следующий вид:

path: pictures/2f-12.png

,(12)

где VA - альвеолярный объем в литрах, t - время задержки дыхания в секундах, К - константа. Также в уравнении представлены соответствующим образом обозначенные фракционные концентрации СО и гелия во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе.

Диффузионная способность легких может быть также измерена методом устойчивого состояния. При этом исследуемый дышит низкими концентрациями СО (около 0,1%) примерно около полминуты до тех пор, пока не будет достигнуто устойчивое состояние газообмена. Затем измеряется константа скорости исчезновения СО из альвеолярного газа. Эта методика лучше подходит для измерения во время нагрузки, когда тест с задержкой дыхания применить невозможно. Должные величины диффузионной способности для СО (как и для большинства легочных функциональных тестов) зависят от пола, возраста, роста.

ШУНТ

Понятием «шунт» обозначается попадание крови в системный артериальный кровоток без прохождения через вентилируемые отделы легких. Даже в норме может отмечаться некоторое снижение артериального Р_О2, из-за наличия шунта (например, когда часть кровотока из бронхиальных артерий попадает в легочные вены). Так как концентрация кислорода в этой крови снижена, то ее смешивание с кровотоком из легочных капилляров приводит к снижению артериального Р_О2.

При легочных заболеваниях возможно отсутствие вентиляции в газообменных участках вследствие бронхиальной обструкции, ателектаза или заполнения альвеол жидкостью или клетками. Кровь, протекающая через эти участки, формирует шунт.

Когда причиной шунта является добавление смешанной венозной крови (легочной артериальной) к крови из капилляров (легочной венозной), то можно измерить объем шунтирования. Общее количество кислорода, покидающего систему, равняется общему кровотоку (Q_T), умноженному на концентрацию кислорода в системном артериальном кровотоке (Са_О2), или Q_T x Ca_O2. Это должно равняться сумме количества кислорода в шунтовой крови (Q_S x C_VO2) и конечно-капиллярной крови (Q_T - Q_S) x Cc'_O2. Таким образом:

path: pictures/2f-13.png

.(13)

Преобразование этого уравнения дает:

path: pictures/2f-14.png

.(14)

Концентрацию кислорода конечно-капиллярной крови обычно рассчитывают исходя из альвеолярной Р_О2 и концентрации гемоглобина, допуская, что насыщение оксигемоглобина составляет 100%.

Когда причиной шунта становится поступление крови, которая имеет иную концентрацию кислорода, чем смешанная венозная кровь, то в этом случае рассчитать его величину невозможно.

Важной диагностической характеристикой шунта является то, что артериальное Р_О2 не повышается до нормального уровня при назначении пациенту 100% кислорода. Причиной является то, что шунтируемая кровь минует вентилируемые альвеолы и не вступает в контакт с высоким альвеолярным Р_О2. Его смешивание с конечно-капиллярной кровью способствует снижению артериальной Р_О2.

Назначение 100% кислорода пациенту с шунтом является очень чувствительным методом определения незначительного шунта.

У пациента с шунтом обычно не отмечается повышенного Р_СО2 в артериальной крови несмотря на то, что шунтируемая кровь богата двуокисью углерода. Это происходит вследствие того, что хеморецепторы регистрируют любое повышение СО₂ и реагируют на это повышением вентиляции.

ВЕНТИЛЯЦИОННО-ПЕРФУЗИОННЫЕ ОТНОШЕНИЯ (ВПО)

Хорошо известно, что несоответствие вентиляции и кровотока является одной из основных причин гипоксемии. Взаимоотношения вентиляции, кровотока и газообмена зависят от кривых диссоциации кислорода и углекислоты, которые имеют нелинейный характер и взаимозависимы.

Новые возможности цифровых технологий позволили усовершенствовать анализ кривых диссоциации кислорода и углекислого газа и получить информацию о дисперсии, режимах и распределении ВПО. Были проанализированы поведение и распределение вентиляционно-перфузионных отношений и представлена множественная элиминационная техника инертных газов, которая впервые позволила получить информацию о дисперсии, режимах и форме распределения.

Газообмен отдельной легочной единицы

Р_О2, Р_СО2 и Р_N2 любой газообменной единицы легкого в разной степени определяются тремя основными факторами:

---вентиляционно-перфузионным отношением;