В предыдущем примере дыхательный объем и частота дыхания были точно у ка заны, что позволило вычислить VD и УА после того, как была определена вел ичи на УD/VT. Рассмотрим что произойдет, когда здоровый человек массой 70 кг" на ки ь -зует" три различных дыхательных паттерна для поддержания одной и топ же минутной вентиляции (рис. 3-3).
На рис. 3-ЗА VE составляет 6 л/мин, Ут — 600 мл и f — 10 дых/мин. У человека массой 70 кг объем мертвого пространства равен примерно 150 мл. Кате было отмечено ранее, 1 мл мертвого пространства приходится на один фунт веса тела. Отсюда VI) равняется 1500 мл (150x10), va -4500 мл (450x10), a VD/VT- 150/600 пли 0.25.
Испытуемый увеличил частоту дыхания до 20 дых/мин (рис, 3-ЗБ). Нслн \'М поддерживалась на прежнем уровне 6 л/мин, то Ут будет равен 300 мл. П ;>и У г> ь 150 мл vd и УА достигают 3000 мл/мин. УD/УТ увеличится до 150/300 или 0.5. Это г частый поверхностный дыхательный паттерн представляется неэффективным с точ
Рис. 3-3. Влияние дыхательного паттерна на объем мертвого пространства, неличину альнеспярпои иептиляции и Vn/V'r. Мертвое пространство обозначено затушеванной площадь!') В каждом случае минутная вентиляция составляет 6 л/мин; дыхательная система показала i> коип.е идг.ха. (А) Дыхательный объем равен 600 мл, частота дыхания — 10 дых/мин. (Б) Дыхательный объгм ;;,иик-уменьшен, а частота дыхания вдвое увеличена. (В) Дыхательный объем удвоен, а частота ди\аш<ч
.............. 11..,,..,,.,.,^,, .,., .,,,, м.г,4 Mitii\rrii4u kpim и MvnilHI ОГТЛГКМ ПОСТОЯННОМ, OT'.IOMICilMc М'Ч'
ки зрения выведения СО2, поскольку половина каждого вдоха вентилирует мертво пространство.
Наконец, VT увеличился до 1200мл, а частота дыхания снизилась д 5 дых/мин (рис. 3-3 В). Vli! осталась прежней -- 6 л/мин, vd понизилась д< 750 мл/мин, a va повысилась до 5250 мл/мин. VD/VT уменьшилось до 150/1201 или 0.125. Во всех трех примерах общая вентиляция оставалась без изменений, од нако заметно отличалась альвеолярная вентиляция. Из дальнейшего обсуждение станет ясно, что альвеолярная вентиляция является определяющим фактором ско рости выделения СО2.
Отношение между альвеолярной вентиляцией и скоростью образования СО2
Скорость образования СО2 (Vco2) у здорового человека массой 70 кг в состоянии покоя составляет около 200 мл в 1 мин. Система регуляции дыхания "установлена" на поддержание РаС()2 на уровне 40 мм рт. ст. (гл. 16). В устойчивом состоянии скорость, с которой СО2 выводится из организма, равна скорости ее образования. Отношение между РаС()2, VCO2 и VA приведено ниже:
VA = Kx-^-l [3-10]
РаС02
где: К — константа, равная 0.863; VA выражена в системе BTPS, a Vco2 —в системе STPD (приложение 1, с. 306).
Уравнение [3-10] показывает, что при постоянной скорости образования двуокиси углерода РаСО- изменяется обратно пропорционально альвеолярной вентиляции (рис. 3-4). Зависимость РЛС()2, а отсюда и РаС()2 (тождество которых обсуждается в гл. 9 и 13) от va можно оценить с помощью рис. 3-4. В действительности изменения Рсо2 (альвеолярного ил и артериального) определяются отношением между \/д и vk,t. e. величиной VD/VT (раздел "Расчет объема физиологического мертвого пространства"). Чем выше VD/VT, тем большая Vi<; необходима для изменения Уд и РаСО;,.
Отношение между альвеолярной вентиляцией, альвеолярным Ро2 и альвеолярным Рсо2
Подобно тому, как Рлсо2 определяется балансом между продукцией СО2 и альвеолярной вентиляцией, альвеолярное Р()2 (Р/\()2) является функцией скорости поглощения кислорода через альвеолярно-капиллярную мембрану (гл. 9) и альвеоляр-
Рис. 3-4. Соотношение между альвеолярной вентиляцией и альвеолярным Рш,. Альвеолярное Рсо, находится в обратной зависимости от альвеолярной вентиляции. Степень вокдсйс'пжя изменении милу гной вентиляции на альвеолярное Рс:о, :;апмсит от отношения между вентиляцией мертвого пространства и общей вентиляцией. Представлено отношение дли человека среднего сложения со стабильной нормальной скоростью образования (.'О,- (около 200 м ч/мип )
пой вентиляции. Поскольку парциальные давления азота и водяного пара в альвеолах постоянны, РА()2 и РЛС()2 изменяются реципрокно по отношению друг к другу в зависимости от изменений альвеолярной вентиляции. Рис. 3-5 показывает рост рао, по мере увеличения VA.
Сумма парциальных давлений О2, СО2, N:> и водяного пара в альвеолах равна барометрическому давлению. Поскольку парциальные давления азота и водяного пара постоянны, парциальное давление О2 либо СО^ может быть рассчитано, если одно из них известно. Расчет основывается на уравнении альвеолярного газа:
1-FlOo
рао? = Рю? - Рдсо2 (Fio2 + ——— ), [3-11]
R
где: РЮ2 — Ро2 во вдыхаемом газе,
FlO2 — фракционная концентрация О2во вдыхаемом газе,
R — дыхательное газообменное отношение.
R, дыхательное газообменное отношение, выражает скорость выделения СО^ относительно скорости поглощения О2 (V()2), т. e. R = Vco2 / V(>2. В устойчивом состоянии организма дыхательное газообменное отношение равно дыхательному коэффициенту (RQ), который описывает отношение продукции двуокиси углерода к потреблению кислорода на клеточном уровне. Это отношение зависит от того, что преимущественно используется в организме в качестве источников энергии — углеводы или жиры. В процессе метаболизма 1 г углеводов выделяется больше СО2.
В соответствии с уравнением альвеолярного газа РЛ()2 может быть рассчитано как парциальное давление О2 во вдыхаемом газе (РЮ2) минус величина, которая включает РЛСО2 и фактор, учитывающий изменение общего объема газа, если поглощение кислорода отличается от выделения двуокиси углерода: [ Fl()2 + (1 ••-- Fl()2)/RJ. У здорового взрослого человека со средними размерами тела в состоянии покоя V()2 составляет около 250 мл/мин; VCO2 — приблизительно 200 мл/мин. R, таким образом, равно 200/250 или 0.8. Заметим, что величина IFlO, + (1 - FlO2)/RJ снижается до 1.2, когда FlOz^ 0.21, и до 1.0 при FlOa» 1.0 (если в каждом случае R = 0.8).
Как пример для расчета РЛ()2, рассмотрим здорового человека, который дышит комнатным воздухом и у которого РаС()2 (приблизительно равное РЛС()2) составляет 40 мм рт. ст. Принимаем барометрическое давление равным 760 мм рт. ст. и давление водяного пара — 47 мм рт. ст. (вдыхаемый воздух полностью насыщается водой при нормальной температуре тела). Рю2 рассчитывается как произведение общего парциального давления "сухих" газов в альвеолах и фракционной концентрации кислорода: т. е. Рю2 = (760 - 47) х 0.21. Отсюда Рло2 = [(760 - 47) х 0.21 J -40[0.21 + (1 -0.21)/0.8] = 149-48= 101 мм. рт. ст.
Рис. 3-5. Соотношение между альвеолярной вентиляцией иаль-иеолярным Ро, Альвеолярное 1}()2 растет с увеличением альвеолярной вентиляции до достижения плато
Дата: 2019-03-05, просмотров: 281.
