---смешиванием вдыхаемого газа и композицией смешанной венозной крови;

---наклоном и позицией релевантных кривых диссоциаций кровь - газ.

Формально ключевая роль вентиляционно-перфузионного отношения может быть выражена следующим образом. Количество углекислоты, поступающей в окружающий воздух из альвеолярного газа в минуту, может быть получено путем преобразования уравнения (3):

path: pictures/2f-15.png

,(15)

где V_CO2 - продукция углекислоты, VА - альвеолярная вентиляция, К - константа, при условии что С_О2 отсутствует во вдыхаемом воздухе.

Количество углекислоты, поступающей в альвеолярный газ из капилляров в минуту, рассчитывается следующим образом:

path: pictures/2f-16.png

,(16)

где Q - кровоток, а Cv_СО2 и Cc'_СО2 - концентрации С_О2 в смешанной венозной и конечно-капиллярной крови соответственно. Далее в устойчивом состоянии количество углекислоты, утилизируемой из альвеол и капилляров, должно быть одинаковым:

path: pictures/2f-17a.png

или

path: pictures/2f-17b.png

(17)

Таким образом, альвеолярное Р_СО2 (и соответствующая конечно-капиллярная концентрация, если допустить, что конечно-капиллярное и альвеолярное Р_СО2 идентичны), определяется следующими факторами: вентиляционно-перфузионным отношением, концентрацией С_О2 в смешанной венозной крови и кривой диссоциации углекислоты, описывающей отношение Р_СО2 к концентрации углекислоты.

В контексте альвеолярного вентиляционного соотношения и углекислота, и кислород могут быть описаны похожими уравнениями:

path: pictures/2f-18.png

.(18)

Так же, как и для СО₂, допускается, что для кислорода альвеолярное и конечно-капиллярное Р_О2 идентичны, учитывая диффузионное равновесие по обе стороны альвеолокапилллярной мембраны. Альвеолярное Р_О2 так же определяется тремя основными факторами - вентиляционно-перфузионным отношением, уровнем кислорода во вдыхаемом воздухе и смешанной венозной крови и соотношением Р_О2 и концентрации кислорода (кривая диссоциации кислорода).

Графический анализ этих взаимоотношений осуществляется с использованием диаграммы О₂ - СО₂, на которой показатели Р_О2 представлены на горизонтальной оси а Р_СО2 - на вертикальной. Диаграмма использовалась для решения многих проблем, связанных с вентиляционно-перфузионными отношениями.

Очень важно иметь в виду топографическую неравномерность газообмена, которая имеет место в здоровом легком в вертикальном положении, как результат вентиляционно-перфузионной неравномерности. Вентиляция и кровоток на единицу объема снижаются в верхних отделах по сравнению с нижними. Изменение кровотока более выражено, чем изменения вентиляции. И как следствие, вентиляционно-перфузионное отношение повышается от более низкого уровня в базальных отделах до более высокого - в апикальных.

Так как ВПО определяют газообмен, то Р_О2 повышается примерно на 40 мм рт.ст. от основания к верхушке легкого, в то время как Р_СО2 падает примерно на 14 мм рт.ст. Показатель рН в области верхушек более высокий из-за низкого уровня Р_СО2. Очень малая часть потребления кислорода происходит в апикальных отделах из-за низкого кровотока.

Данные, представленные на рис. 2--9 демонстрируют показатели вентиляции, кровотока и ВПО на всех 9 уровнях от верхушек до апикальных отделов, которые могут рассматриваться как частотное распределение вентиляционно-перфузионных отношений. Показано, что большая часть кровотока поступает в базальные отделы, но напряжение (Р_О2) и концентрация кислорода в конечно-капиллярной крови этих отделов наиболее низкая. В результате к легочной венозной крови (системной артериальной) примешивается менее оксигенированная кровь из базальных отделов и снижается артериальное Р_О2.

ТРАДИЦИОННОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ВЕНТИЛЯЦИОННО-ПЕРФУЗИОННОЙ НЕРАВНОМЕРНОСТИ

Традиционными критериями ВПО являются показатели Р_О2 и Р_СО2 в артериальной крови и выдыхаемом воздухе. Артериальное Р_О2, конечно же, дает некоторую информацию о степени вентиляционно-перфузионной неравномерности (ВПН). В целом, чем ниже Р_О2, тем более выражено несоответствие вентиляции и кровотока. Основное достоинство этого измерения - простота. Недостатком же этого метода является высокая чувствительность к общей вентиляции и легочному кровотоку.

path: pictures/2-9.png

Рис. 2-9. Региональные различия газообмена в легких в вертикальном положении. Легкое делят на 9 воображаемых зон (Q - кровоток, Vol - объем, VA - поток газа) (West J.B. Respiratory Physiology - the Essentials. 7th ed. - Baltimore: Lippincott Williams and Wilkins, 2005).

Вследствие этих ограничений часто приходится оценивать альвеолоартериальную разницу по Р_О2 (напряжение кислорода). Эта величина является более информативной, чем артериальное Р_О2, поскольку она менее чувствительна к уровню общей вентиляции. Для понимания важности этого измерения необходимо более детально рассмотреть вопрос об изменении газообмена при ВПН.

На рис. 2--10 показана диаграмма взаимозависимости напряжения кислорода и углекислоты. Что происходит при появлении вентиляционно-перфузионного несоответствия? Обе точки - и альвеолярная, и артериальная - отдаляются от идеальной точки (i). Чем больше вентиляционно-перфузионное несоответствие, тем дальше расходятся эти точки. Кроме того, тип ВПН определяет то, как далеко будет каждая точка двигаться. Например, поддержание высокого уровня вентиляции в отделах с высоким вентиляционно-перфузионным отношением приведет к смещению точки «А» вниз и вправо от идеальной точки i. При поддержании высокого кровотока в легочных отделах с низким вентиляционно-перфузионным отношением точка «а» смещается влево в сторону от идеальной точки по R-линии.

Понятно, что горизонтальная дистанция между альвеолярной и артериальной точками (т.е. смешанная альвеолоартериальная разница по Р_О2) является важным критерием степени вентиляционно-перфузионной неравномерности. К сожалению, этот показатель практически невозможно получить у большинства пациентов, так как точка «А» обозначает композицию смешанного выдыхаемого газа, за исключением газа анатомического мертвого пространства. При большинстве легочных заболеваний пораженные альвеолы опустошаются последовательно. Наименее плохо вентилируемая альвеола опустошается последней. Таким образом, проба газа, полученная сразу после порции мертвого пространства, не будет репрезентативной в отношении всего смешанного выдыхаемого альвеолярного газа. Только у единичных пациентов, имеющих очень однородную вентиляцию, но неоднородный кровоток, этот индекс может быть использован. В этом случае Р_О2 конечно-экспираторного газа используется для оценки смешанного выдыхаемого альвеолярного газа.

path: pictures/2-10.png

Рис. 2-10. Диаграмма взаимозависимости кислорода и углекислоты, где представлены точки для идеального газа (i), артериальной крови (a) и альвеолярного газа (A). R-линии - отношение респираторного обмена.

Поскольку пробу смешанного выдыхаемого альвеолярного газа в большинстве случаев невозможно получить, более важным индексом может считаться разница по Р_О2 между идеальным альвеолярным газом и артериальной кровью. Этот показатель рассчитывается как горизонтальная дистанция между точками «i» и «a». Идеальное альвеолярное Р_О2 рассчитывается из следующего уравнения альвеолярного газа: