153. Анатомическое и физиологическое мертвое пространство

Анато­мическим мертвым пространством (V_мп) называют воздухопроводящую (кондуктивную) зону легкого, которая не участвует в га­зообмене. К ней относятся верхние дыхательные пути, трахея, бронхи и терминаль­ные бронхиолы. Анатомическое мёртвое пространство выполняет функцию «физиологического кондиционера» – нагревает, увлажняет и очищает вдыхаемый атмосферный воздух. Анатомическое мёртвое пространство соответствует кондуктивной зоне лёгких, объём которой варь­ирует от 100 до 200 мл, а в среднем составляет 2 мл на 1 кг массы тела, т. е. 150 мл при массе тела 75 кг

Альвеолярное мёртвое пространство. В здоровом лёгком некоторое количество альвеол вентилируется нормально, но частично или полностью не перфузируется кровью. Подобное физиологическое состояние обозначают как «альвеолярное мёртвое пространство». В таких зонах лёгких не происходит газообмена. Сумма объёмов анатомического и альвеолярного мёртвого пространства называется физиологическим мёртвым пространством.

154. Динамические параметры вентиляции.

Минутный объём дыхания (МОД) – то количество воздуха, которое вдыхается или выдыхается в единицу времени. В покое частота дыхательных движений человека близка к 16 в минуту, а объем вдыхаемого воздуха около 500 мл. МОД можно рас­считать, умножив частоту дыхания в минуту на величину дыха­тельного объема.

МОД – минутный объём дыхания, ЧД – частота дыхания и ДО – дыхательный объём. При частоте дыхания 16 /мин и ДО = 500 мл МОД = 8 л/мин. Возможны вариации от 6 л (12/мин×500 мл) до 9 л (18/мин×500 мл).

Для расчета объёма альвеолярной вентиляции можно использовать формулу:

где V_А – объём альвеолярной вентиляции, ЧД – частота дыхания, ДО дыхательный объём, Vмп – объём мёртвого пространства. Так, при частоте дыхательных движений 16 мин^-1, дыхательном объёме 350 мл, альвеолярная вентиляция составит 5,6 л·мин^-1.

155. Аэрогематический барьер

Перенос О₂из альвеолярного воздуха в кровь и СО₂газа из крови в альвеолярный воздух осуществляется через легоч­ную мембрану, или аэрогематический барьер

Аэрогематический барьер включает следую­щие основные структуры:

-эпителий альвеолы

-две основные мембраны

-интерстициальное (межклеточное) про­странство

-эндотелий капилляра

Часто аэрогематический барьер представляют следую­щим образом: пленку сурфактанта, эпителий альвеолы, две основные мембраны, интерстициальное (межклеточное) про­странство, эндотелий капилляра, плазму крови и мембрану эритроцита

Толщина аэрогематического барьера составляет около 1 мкм, полощадь – около 80 м².

156. Диффузия газов в легких. Закон диффузии Фика. Факторы, влияющие на газообмен. Основные параметры газообмена через аэрогематический барьер.

Диффузия представляет собой простое движение молекул через респираторную мембрану из области более высокого давления в область более низкого. Диффузия - процесс газообмена через легочную мембрану в альвеолах. Газообмен в легких осуществляются на основании диффузии

Закон Фика – скорость диффузии газа прямо пропорциональна площади барьера и градиента парциального давления газа и обратно пропорционально барьеру. Vg=S*Dm*(P1-P2)\d Vg – скорость переноса газов S – площадь мембраны Dm – диффузная способность мембраны – разница парциального давления по обе стороны d - толщина мембраны Факторы: 1. парциального давления каждого из газов

2. растворимость газов и температура.

3. плотность капилляров и распределение кровотока в микроциркуляторном русле. От числа перфузируемых капилляров, их длины и расстояния между ними непосредственно зависят как площадь диффузионной поверхности, на которой происходит газообмен между кровью и тканью, так и диффузионное расстояние внутри ткани

4.градиент напряжения газа между кровью и клетками

5. от площади диффузионной поверхности и величины диффузионного расстояния зависит не только поступление кислорода к какому–либо участку ткани, но также условия обмена O₂

Газообмен между воздухом в альвеолах и кровью в легочных капиллярах осуществляется через легочную мембрану (аэрогематический барьер). Состоит из альвеолярной стенки; капиллярной стенки и их базальных мембран. Различие парциальных давлений газов в альвеолах и в крови создает градиент давления через легочную мембрану. Это является основой для осуществления газообмена во время диффузии кислорода и углекислого газа.

Диффузионная способность кислорода повышается при переходе из состояния покоя в состояние выполнения физической нагрузки. Когда организму требуется больше кислорода, процесс газообмена становится более интенсивным

Градиент давления обмена диоксида углерода меньше, чем градиент давления обмена кислорода, в то же время растворимость С0₂ в легочной мембране в 20 раз больше, чем растворимость кислорода, поэтому он легче диффундирует через нее даже при меньшем градиенте давления.

Скорость диффузии определяется множеством факторов:

-площадью диффузионной поверхности (А);

-толщиной мембраны (L);

-градиентом давления газов в альвеолярном воздухе и напряжения газов в крови (P₁ - P₂);

-коэффициентом диффузии (K).

1)площадь поверхности мембраны может значительно уменьшаться при воздействии многих факторов (удаление одного легкого уменьшает общую площадь дыхательной мембраны в 2 раза);

2)толщина мембраны может иногда увеличиваться (при появлении в интерстициальном пространстве отечной жидкости) (скорость диффузии газов при этом значительно снижается);

3)градиент давления определяет направление диффузии: если парциальное давление газа в альвеолах больше, чем его напряжение в крови, как это бывает с кислородом, диффузия совершается в направлении из альвеол в кровь;

4)величина коэффициента диффузии при переходе каждого газа через дыхательную мембрану находится в прямой зависимости от растворимости газа в мембране и в обратной зависимости от квадратного корня молекулярной массы этого газа;

157. Транспорт кислорода кровью.

Кислород переносится в 2 формах 1. Связанный с гемоглобином 2. Растворимый в плазме - не обеспечивает потребность организма

Содержание газа в жидкости в физически растворенном виде зависит от его напряжения Рг и коэффициента растворимости Бунзена а, отражающего свойство растворимости. Коэффициент Бунзена соответствует объему газа (в миллилитрах), физически растворяющемуся в 1 мл жидкости при напряжении газа, равном 1 атм. (1 атм. = 760 мм рт. ст. = 101 кПа). Зависимость содержания физически растворенного газа в жидкости от его напряжения и коэффициента растворимости называется законом Генри-Дальтона:

Где

Сгаза – содержание физически растворённого газа в жидкости, α – коэффициент Бунзена, Рг – напряжение газов (растворенная форма) в плазме крови.

Можно вычислить содержание физически растворенного газа в плазме крови.

Физически растворённый кислород (Со2)

В 1 литре крови (3 мл /л), а в пяти литрах крови в растворённой форме –3мл ∙ 5 = 15 мл О2

Большая часть кислорода переносится в виде оксигемоглобина – соединения кислорода с гемоглобином. Эритроциты содержат красный пигмент крови – гемоглобин, способный соединяться с кислородом в капиллярах лёгких и высвобождать его в капиллярах тканей.

Содержание гемоглобина в крови человека составляет в среднем 158 г/л, у мужчин и 140 г/л у женщин. 1 моль гемоглобина может связать до 4 моль О2.

158. Кислородная емкость крови.

1г Hb связывает 1,34 мл О₂ (так называемое число Хюфнера).

Зная содержание гемоглобина в крови, можно вычислить кислородную ёмкость крови (КЁК): [О2]max = (1,34 мл О2 на 1 г Hb) ∙ (150 г Hb на 1л крови) = 0,2 л О2 на 1л крови. Такое содержание кислорода в крови может достигаться лишь в том случае, если кровь контактирует с газовой смесью, насыщенной кислородом (РО2 > 300 мм рт. ст.), поэтому гемоглобин оксигенируется не полностью.

159. Кривая насыщения гемоглобина кислородом. Методы исследования содержания кислорода в крови.

График, отражающий способность гемоглобина присоединять и отдавать кислород, - кривая диссоциации оксигемоглобина. Процент оксигемоглобина от общего содержания гемоглобина называют кислородным насыщением (SО2) гемоглобина.

Биологический смысл формы кривой диссоциации оксигемоглобина:

Кривая имеет S-образную форму. В норме Ро2 артериальной крови составляет около 95 мм рт. ст. Из рисунка видно, что при таком напряжении насыщение гемоглобина кислородом составляет примерно 97%. Кривая диссоциации оксигемоглобина в правой части почти горизонтальна и насыщение крови кислородом уменьшается ненамного. При падении Ро2 в артериальной крови до 60 мм рт. ст. насыщение гемоглобина кислородом составляет 90%. Благодаря тому, что области высоких напряжений кислорода соответствует горизонтальный участок кривой диссоциации оксигемоглобина, предупреждается существенное снижение насыщения артериальной крови кислородом. Крутой наклон среднего участка кривой диссоциации оксигемоглобина свидетельствует о благоприятных условиях для отдачи кислорода тканям. В состоянии покоя РО2 в области венозного конца капилляра равно приблизительно 40 мм рт. ст., что соответствует примерно 73% насыщения. Эта особенность позволяет связывать максимально возможное количество кислорода при снижении его содержания в окружающей среде (например, на высоте до 3000 метров).

Количество химически связанного кислорода в крови зависит от насыщения им гемоглобина. Зная величину Sо2, можно, исходя из числа Хюфнера, вычислить объемное содержание О2 в крови (в л О2 на 1 л крови).

В артериальной крови (SO2 = 97%) содержание кислорода составляет около 0,20, а в венозной (SO2 =73%) 0,15, а артериовенозная разница по концентрации кислорода (авРO2 ) составляет 0,05

В норме при прохождении крови через тканевые капилляры используется лишь 25% общей кислородной ёмкости крови. Проходя по тканям гемоглобин отдает не весь связанный кислород, а только часть его. При физической нагрузке артериовенозная разница по О2 может увеличиться в два раза, т.е. в тканях остается большое количество кислорода.

Сдвигу кривой вправо и уменьшению сродства гемоглобина к кислороду способствует повышение температуры, увеличение напряжения СО2, 2,3-Дифосфоглицерата (2,3-ДФГ).

Кривая сдвигается влево при отравлении угарным газом (СО). СО вытесняет кислород из соединения с гемоглобином, при этом Hb теряет способность к переносу О2

Пульсоксиметрия – это диагностическая процедура, позволяющая определить насыщение крови кислородом, не нарушая при этом цельности кожных покровов, прибор – пульсоксиметр, который прикрепляется к пальцу. В некоторых случаях используется иное размещение датчика. Прибор замеряет частоту пульса и процент насыщения крови кислородом. Норма – 95-98%.

Баркрофт Джозеф= Для определения газов крови предложил специальный прибор - дифференциальный манометр, позволяющий ограничиваться небольшими порциями крови, что очень ценно для целей клиники.