 |
|
АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология |
ДИФФУЗИОННОЕ ОГРАНИЧЕНИЕТак как кислород, углекислота и другие газы пересекают альвеолокапиллярный барьер путем простой диффузии, происходит это в соответствии с законом Фика, согласно которому скорость переноса газа через слой ткани прямо пропорциональна площади ткани (А) и разнице парциального давления по обе стороны от нее (Р<sub>1</sub> - Р<sub>2</sub>) и обратно пропорциональна ее толщине (Т): path: pictures/2f-5.png .(5) Как было отмечено ранее, площадь альвеолокапиллярного барьера легких огромна (50 - 100 м<sup>2</sup>), а толщина в некоторых случаях составляет менее 0,3 микрон. Таким образом, характеристики альвеолокапиллярной мембраны идеальны для осуществления диффузии. Скорость диффузии также пропорциональна константе D, которая зависит от свойств ткани и свойств газа. Константа пропорциональна растворимости газа (Sol) и обратно пропорциональна корню квадратному из молекулярного веса (MW):
path: pictures/2f-6.png .(6) Это означает, что углекислота диффундирует примерно в 20 раз быстрее кислорода через тканевые слои, так как С<sub>О2</sub> обладает значительно большей растворимостью (24:1 при 37 0;С), а корни квадратные из молекулярного веса для обоих газов различаются незначительно (1,17:1). Необходимо отметить, что эти расчеты справедливы только для тканевых мембран, а не для процессов потребления кислорода или выработки углекислоты легкими, где большую роль играет и скорость химических реакций. Рис. 2--8 демонстрирует изменения Р<sub>О2</sub> крови в легочных капиллярах в норме. Расчеты основаны на законе Фика [уравнение (5)] и допущении, что диффузионные характеристики альвеолокапиллярного барьера однородны по всей длине капилляра. Показано, что время, которое кровь находится в легочных капиллярах, в норме в состоянии покоя составляет около 0,75 с. Если альвеолокапиллярный барьер утолщается, скорость переноса кислорода снижается в соответствии с законом Фика, и скорость повышения Р<sub>О2</sub> замедляется. В этих условиях может измениться разница Р<sub>О2</sub> альвеолярного и конечно-капиллярного. Это означает, что имеет место некоторое диффузионное ограничение переноса кислорода. Важно отметить, что в большинстве случаев перенос кислорода ограничивается перфузией, и только в редких случаях может быть некоторое диффузионное ограничение. path: pictures/2-8.png Рис. 2-8. Временные характеристики изменения РО2 в легочных капиллярах при нормальной диффузии, сокращенном времени контакта и утолщенной альвеолокапиллярной мембране. Временные характеристики окиси углерода представлены нижней кривой (West J.B. Pulmonary Pathophysiology - the Essentials. 6th ed. - Baltimore: Lippincott Williams and Wilkins, 2003). Для такого газа, как кислород, форма кривой диссоциации непостоянна и зависит от Р<sub>О2</sub> и в меньшей степени от таких факторов, как рН, Р<sub>СО2</sub>, температура и концентрации в эритроцитах 2,3-дифосфоглицерата. Физиологически инертные газы, такие, как азот, полностью перфузионно ограничены в переносе, в то время как перенос окиси углерода через мембрану является преимущественно лимитированным диффузией. Количество окиси углерода, захватываемого кровью, полностью зависит от диффузионной способности альвеолокапиллярного барьера. Скорость связывания гемоглобина с кровью довольно высока (около 0,2 с) и проходит 2 стадии: 1) диффузию кислорода через альвеолокапиллярный барьер, плазму и внутрь эритроцита; 2) реакцию кислорода с гемоглобином. Хотя, на первый взгляд, эти процессы различаются существенно, тем не менее их можно описать математически одним уравнением Roughton & Forster: 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 СО<sub>2</sub>) 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<sub>L</sub>: path: pictures/2f-9.png ,(9) где D<sub>L</sub> - 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 Р<sub>1</sub> и Р<sub>2</sub> - 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<sub>О2</sub>, 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<sub>О2</sub>. 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<sub>T</sub>), умноженному на концентрацию кислорода в системном артериальном кровотоке (Са<sub>О2</sub>), или Q<sub>T</sub> x Ca<sub>O2</sub>. Это должно равняться сумме количества кислорода в шунтовой крови (Q<sub>S</sub> x C<sub>VO2</sub>) и конечно-капиллярной крови (Q<sub>T</sub> - Q<sub>S</sub>) x Cc'<sub>O2</sub>. 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<sub>О2</sub> 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<sub>О2</sub> 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<sub>О2</sub>. Его смешивание с конечно-капиллярной кровью способствует снижению артериальной Р<sub>О2</sub>. Назначение 100% кислорода пациенту с шунтом является очень чувствительным методом определения незначительного шунта. У пациента с шунтом обычно не отмечается повышенного Р<sub>СО2</sub> в артериальной крови несмотря на то, что шунтируемая кровь богата двуокисью углерода. Это происходит вследствие того, что хеморецепторы регистрируют любое повышение СО<sub>2</sub> и реагируют на это повышением вентиляции. Дата добавления: 2015-01-18 | Просмотры: 1628 | Нарушение авторских прав |