Физиология газообмена в легких. Механизмы

Для того чтобы происходил газообмен, должны выполняться три простых правила.

• Альвеолы вентилируются.

• Альвеолы перфузируются.

• Вентиляция и перфузия соответствуют друг другу.

Рассматривается, исходя из общей вентиляции и альвеолярной вентиляции. Общая вентиляция (VE, л х мин-1) — это:

• измеряемая от уровня ротовой полости;

• сумма альвеолярной вентиляции (VA) и вентиляции мертвого пространства (VD), отсюда: VE = VA + VD.

Произведение частоты дыхания (fb) и дыхательного объема (VT), отсюда: VE = fb x VT.

Помните! Чтобы происходил газообмен, VT должно быть >VD.

Вентиляция мертвого пространства состоит:

• из анатомического мертвого пространства (2,2 мл на 1 кг массы тела);

• альвеолярного мертвого пространства — 20-50 мл.

Физиология газообмена в легких. Механизмы
Изменения различных давлений во время обычного вдоха и выдоха

Следовательно, у человека с массой тела 70 кг VD = 180 мл/вдох, а отношение VD/VT = = 180/500 = 0,36.

Если fb = 15/мин и VT = 500 мл, то VE = = 7500 мл.

Если VD = 180 мл/вдох, общая VD = = 700 мл х мин-1, a VA = 4800 мл х мин-1. Если VD = 300 мл/вдох, VA = 3000 млхмин"1

Вопросы:

• Может ли при VA = 4800 мл х мин-1 PO2 и PCO2 артериальной крови поддерживаться на необходимом уровне?

• Как влияет повышение VD на PO2 и PCO2 артериальной крови?

Элиминация CO2

CO2 удаляется дыхательной помпой, поэтому любые нарушения в ней изменяют PaCO2.

VA = k х VCO2 + PaCO2, где к — константа, a VCO2 — CO2, образующийся при клеточном дыхании.

• VA ~ VCO2, ↑ или ↓ VCO2 достигается с помощью соответствующих изменений VA, чтобы поддержать PaCO2.

• Если VA не увеличивается при повышении VCO2, тогда растет PaCO2 — гиповентиляция.

• Если VA превышает VA, необходимую для VCO2, то PaCO2 снижается — гипервентиляция.

• Если VCO2 Т и VA t синхронно, т.е. физическая нагрузка, — гиперпноэ.

• Если fb >20 в минуту без ↑VE, то VT ↓ (уравнение 10) — НО VD/VT ↑, поэтому PaCO2 ↑ — тахипноэ.

Распределение вентиляции

При ФОЕ в вертикальном положении верхушки легких по сравнению с основанием:

• имеют больше альвеол со сниженной растяжимостью;

• имеют более отрицательное Рpl (-0,8 кПа против-3 кПа);

• требуют большего ΔР для расправления каждой альвеолы;

• имеют меньший объем распределения, т.е. ΔV базальных альвеол выше.

Распределение перфузии

Малый круг кровообращения — это хорошо растяжимая система низкого сопротивления, способная приспосабливаться к изменениям кровотока с помощью незначительного изменения сопротивления.

• Гравитация распределяет кровоток (Q) к основаниям легких.

• Некоторые капилляры имеют слабый кровоток или же он вообще отсутствует, в особенности на верхушках легких — отсюда, VD, alv.

• При ↑Q или ↓ сопротивления в малом круге кровообращения капилляры могут вовлекаться и участвовать в газообмене.

• Легочные капилляры имеют хорошо растяжимые стенки, поэтому, если PAlv больше давления в легочных капиллярах (Рс), они суживаются или спадаются.

• Кровоток определяет взаимосвязь Ра, PAlv и давления в легочных венах (Pv).

Легкие можно разделить на три зоны.

Физиология газообмена в легких. Механизмы

В стенках легочных артерий находятся гладкие мышцы. Тонус этих мышц играет важную роль в регулировании радиуса сосуда и, следовательно, его сопротивлении.

Легочные сосуды суживаются:

• под действием низких концентраций О2 — гипоксическая вазоконстрикция — отражает снижение альвеолярной вентиляции вследствие препятствия воздушному потоку или заполнения альвеол жидкостью, что нарушает газообмен;

• TR, приводит к перераспределению кровотока в хорошо вентилируемые участки.

Легочные сосуды расширяются:

• при воздействии оксида азота (NO), образующегося под действием синтазы оксида азота. NO действует местно. Его образование увеличивается под действием механических и биохимических стимулов. При увеличении кровотока образование N0 возрастает, чтобы расширить сосуды и, следовательно, снизить сопротивление;

• при образовании в легких простациклинов, поскольку они действуют как вазодилататоры.

Для того чтобы происходил газообмен, вентиляция должна соответствовать перфузии. На верхушках легких вентиляция превышает перфузию (V/Q<1), тогда как на основании легких перфузия превышает вентиляцию (V/Q >1). Следовательно, соответствие V/Q не выполняется.

- Возврат в раздел "медицинская физиология"

Оглавление темы "Физиология легких":
  1. Анатомия легких. Структуры
  2. Прямая рентгенограмма органов грудной клетки. Картина в норме
  3. Принципы чтения рентгенограммы. Варианты нормы грудной клетки
  4. Компьютерная томография органов грудной клетки. Показания
  5. КТ органов грудной клетки в норме. Интерпретация
  6. Сцинтиграфия, УЗИ, МРТ легких. Возможности
  7. Физиология дыхания. Статистические легочные объемы
  8. Нормальное дыхание легких. Сурфактант
  9. Динамика дыхательной системы. Радиус дыхательных путей, работа дыхания
  10. Физиология газообмена в легких. Механизмы
Все размещенные статьи преследуют образовательную цель и предназначены для лиц имеющих базовые знания в области медицины.
Без консультации лечащего врача нельзя применять на практике любой изложенный в статье факт.
Жалобы и возникшие вопросы просим присылать на адрес statii@dommedika.com
На этот же адрес ждем запросы на координаты авторов статей - быстро их предоставим.