Респираторная медицина. Руководство (в 2-х томах) - Чучалин А. Г. - Страница 18

Для сопоставимости результатов измерений легочных объемов и емкостей полученные данные должны соотноситься со стандартными условиями температуры тела (37 0;С), давления (101 кПа), относительной влажности (100%). Это стандартное состояние обозначается аббревиатурой BTPS (body temperature, pressure, saturated).

ОБЩАЯ И АЛЬВЕОЛЯРНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

Легкое состоит из большого количества альвеолярных единиц разного размера и формы. Альвеолярная единица может быть схематически представлена как сферическая структура, содержащая газ (альвеолярный объем - Va), соединяющая с окружающим воздухом трубкой (мертвое пространство - Vd). Альвеолярный объем может изменяться под влиянием внешних факторов. Газообмен между кровью и вдыхаемым воздухом происходит именно в альвеолярном пространстве (альвеолярные протоки, альвеолярные мешочки и собственно альвеолы). В мертвом пространстве газообмен отсутствует. Объем легких (VL) определяется суммой этих двух объемов:

VL=Va+Vd.

Во время спонтанного дыхания объем легких варьирует с изменением дыхательного объема (Vt), который может быть измерен при вдохе и выдохе.

Поскольку не весь воздух, вдыхаемый в легкие и выдыхаемый из них, участвует в газообмене, альвеолярная вентиляция всегда меньше общей вентиляции. Часть общей минутной вентиляции не достигает альвеол, а поступает только в дыхательные пути (анатомическое мертвое пространство), где не происходит газообмена. Анатомическое мертвое пространство может быть измерено методом Fowler. Часть воздуха поступает в альвеолы, которые не перфузируются или перфузируются на уровне, недостаточном для газообмена (альвеолярное мертвое пространство). Сумма этих двух пространств называется физиологическим или функциональным мертвым пространством. С показателями минутной вентиляции (Ve) и альвеолярной вентиляции (Va) оно связано следующим уравнением:

Vd:Ve=Vd:Vt=1 - Va:Ve.

Отношение объема мертвого пространства к дыхательному объему редко меньше чем 0,3.

НЕРАВНОМЕРНОСТЬ ВЕНТИЛЯЦИИ

Газообмен наиболее эффективен, если альвеолярная вентиляция и капиллярная перфузия распределены равномерно по отношению друг к другу. Но альвеолы не всегда вентилируются равномерно, даже в здоровом легком. В норме вентиляция обычно осуществляется преимущественно в верхних отделах легких, в то время как перфузия - преимущественно в нижних. Таким образом, незначительная степень вентиляционно-перфузионной неравномерности может быть зарегистрирована у здорового человека на высоте уровня моря. Вентиляционно-перфузионное распределение становится более равномерным при физической нагрузке.

Объяснение топографической неравномерности вентиляции показано на рис. 2--4, А. Показано, что внутриплевральное давление в меньшей степени отрицательно на уровне нижних отделов легких, чем верхних. Это объясняется гравитационным фактором (т.е. массой самого легкого). Следствием является то, что объем альвеол в покое меньше, как видно по кривой давление - объем, а изменения объема для данного внутриплеврального давления выше, так как альвеолы функционируют в пределах более крутого участка кривой давление - объем. Поэтому вентиляция (изменение объема по отношению к объему в покое) выше в нижних отделах, чем в верхних, хотя если здоровый человек выполнит небольшой вдох от уровня остаточного объема, отмечается другая картина в распределении вентиляции. В этом случае вентилироваться будут преимущественно верхние отделы легких, так как генерируется меньшее внутриплевральное отрицательное давление, а на уровне нижних отделов оно практически достигает атмосферного (рис. 2--4, Б). При таком небольшом давлении базальные отделы не будут растягиваться и вентилироваться, а газ будет поступать только в верхние отделы. Таким образом, и топографическая неравномерность вентиляции, и региональные различия внутриплеврального давления в значительной степени объясняются деформацией легкого вследствие гравитационного фактора.

Не существует простых критериев для оценки неравномерности распределения вентиляции к кровотоку. Повышение соотношения объема мертвого пространства к дыхательному объему (Vd/Vt) или повышенная разница парциального напряжения кислорода в артериях и альвеолах (A-aDO₂) являются неспецифическими критериями неравномерности распределения газообмена, однако эти изменения могут быть вызваны и другими причинами (снижение дыхательного объема, повышенное анатомическое мертвое пространство).

Рис. 2-4. Топографическая неравномерность вентиляции в легком.

path: pictures/2-4a.png

a-вдох на уровне функциональной остаточной емкости (West J.B. Respiratory Physiology - the Essentials. 7th ed. - Baltimore: Lippincott Williams and Wilkins, 2005)

path: pictures/2-4b.png

b - при низких легочных объемах (West J.B. Respiratory Physiology - the Essentials. 7th ed. - Baltimore: Lippincott Williams and Wilkins, 2005)

Наиболее важными особенностями альвеолярной вентиляции являются:

---интенсивность обновления газового состава, определяемая соотношением альвеолярного объема и альвеолярной вентиляции;

---изменения альвеолярного объема, которые могут быть связаны с увеличением или уменьшением размеров вентилируемых альвеол либо с изменением количества альвеол, вовлеченных в вентиляцию;

---межальвеолярная «неравномерность» распределения респираторных газов, которая приводит к «параллельной неравномерности»;

---внутриальвеолярная «неравномерность» распределения респираторных газов (стратификация), которая приводит к «последовательной неравномерности»;

---различия внутрилегочных характеристик сопротивления и эластичности, приводящие к асинхронности альвеолярной вентиляции.

Поток газов внутрь альвеол и наружу определяется механическими характеристиками легких и дыхательных путей, а также силами (или давлением), воздействующими на них. Механические характеристики определяются главным образом сопротивлением дыхательных путей потоку воздуха и эластическими свойствами легочной паренхимы, которые, в свою очередь, обусловлены:

---соотношением разницы ротового и альвеолярного давления и вызванным этим перепадом ротового потока;

---эластичностью легких, измеренной с помощью комплайенса (растяжимости - CL), равняющегося отношению между изменением легочного объема к соответствующим изменением транспульмонального давления.

Хотя существенные изменения размеров альвеол могут произойти за очень короткий промежуток времени (диаметр может измениться в полтора раза в течение одной секунды), линейная скорость потока воздуха внутри альвеол очень мала.

Размеры альвеолярного пространства таковы, что смешивание газа в альвеолярной единице происходит практически мгновенно как при нагрузке, так и в покое, вследствие дыхательных движений, кровотока и движения молекул (диффузии). В норме региональные различия в размерах альвеол сравнительно малы. Изменения объема альвеолы в 3 раза вызывает изменение ее радиуса в полтора раза. При эмфиземе же альвеолы могут увеличиваться в объеме до 10 раз.

Соотношение вентиляции и объема альвеол (т.е. степени вовлеченности альвеол в вентиляционный процесс) зависит от степени воздушности легочной ткани и дыхательной фазы (вдох или выдох), а также других факторов. Хорошо известен парадокс, когда при ухудшении легочной функции степень неравномерности распределения вентиляции снижается, как результат полного функционального выключения плохо вентилируемых альвеол.

Неравномерность альвеолярной вентиляции обусловлена и гравитационным фактором - разницей транспульмонального давления в верхних и нижних отделах грудной клетки (апико-базальным градиентом). В вертикальном положении в нижних отделах это давление выше примерно на 8 см вод.ст. (0,8 кПа). Апико-базальный градиент всегда присутствует независимо от степени воздухонаполненности легких и в свою очередь определяет наполнение воздухом альвеол в разных отделах легких.

В норме вдыхаемый газ смешивается практически мгновенно с альвеолярным газом. Состав газа в альвеолах практически гомогенен в любой респираторной фазе и в любой момент вентиляции. На скорость внутриальвеолярного смешивания оказывают влияние следующие факторы.