Одностороннее давление, действующее на легкие

В целом, внутренняя поверхность легких связана с атмосферой, а внешняя поверхность легких за счет герметичности грудной клетки такой связи не имеет. Именно это явление позволяет осуществлять вдох и выдох. При нарушении герметичности грудной клетки (например, при ранениях) атмосферное давление начинает действовать не только на внутреннюю поверхность легких, но и на внешнюю. Это приводит к тому, что легкие спадаются (пневмоторакс) и акты вдоха и выдоха становятся невозможными. Двусторонний пневмоторакс, затрагивающий оба легких, если не применяется искусственное нагнетание воздуха в легкие, ведет к смерти.

Понятие о паттерне дыхания. Под паттерном дыхания понимают характер, рисунок, или «почерк», дыхания. Дыхательные кривые отличаются по длительности его фаз - вдоха и выдоха, величине дыхательно­го объема (рис. 14).

Паттерн дыхания - это совокупность объемных и временных па­раметров, характеризующих структуру дыхательного цикла и легочную вен­тиляцию в целом.

Рис. 14. Структура дыхательного цикла. Vt - дыхательный объем; Тт - общая продолжительность дыхательного цикла; Ti - продолжительность инспираторной фазы; Те - продолжительность экспираторной фазы.

Параметры паттерна дыхания:

- количество дыхательных цик­лов в 1 минуту (частота дыхания - ЧД);

- длительность отдельного дыхатель­ного цикла (Т_т) - величина, обратная частоте дыхания;

- длительность вдоха и выдоха - инспираторной и экспираторной фаз (Т_I и Т_е);

- дыхательный объем (ДО) или глубина дыхания (ГД);

- легочная вентиляция (ЛВ), обычно обозна­чаемая как минутный объем дыхания (МОД) или V. Он может быть рассчи­тан как произведение частоты дыхания (ЧД) на величину дыхательного объ­ема:

МОД=ДОхЧД

Индивидуально паттерн дыхания различается весьма существенно. Так, по количеству дыхательных циклов в одну минуту, которое считается нормальным в диапазоне от 12 до 16 дыхательных циклов, выделяют:

- тахипноический тип дыхания - тип с относительно частым и неглубоким дыханием, когда частота дыхания выше 20 циклов в минуту;

- брадипноический тип дыхания - тип с медленным и глубоким дыханием, когда частота дыхания ниже 8 циклов в минуту;

- нормопноический тип дыхания - промежуточный тип.

Для количественной оценки лёгочной вентиляции важно знать какие объёмы воздуха могут находиться в лёгких в зависимости от фазы и глубины дыхания.

Статические объёмы легких

1. Дыхательный объём (ДО) (400-500 мл) – объём воздуха, вдыхаемый и выдыхаемый при каждом дыхательном цикле.

2. Резервный объём вдоха (дополнительный воздух: 1900-3300 мл) – тот объём, который можно вдохнуть при максимальном вдохе после обычного вдоха.

3. Резервный объём выдоха (резервный воздух: 700-1000 мл)

4. Остаточный объём (1200 мл)

Ёмкости легких

1. Общая ёмкость лёгких (ОЕЛ) – количество воздуха находящееся в лёгких после максимального вдоха) (4200-6000 мл)

2. Жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ ) (сумма первых 3-х дыхательных объёмов) – количество воздуха, которое выходит из лёгких при максимально глубоком выдохе, после максимально глубокого вдоха (3300-4800 мл).

3. Ёмкость вдоха (сумма первых 2-х объёмов) (3000 мл).

4. Функциональная остаточная ёмкость (ФОЕ) – сумма 2-х последних объёмов (2400 мл).

Механизм обмена газов в легких и тканях. Транспорт кислорода и углекислого газа

Сущность газообмена

Газообмен между альвеолярным воздухом и притекающей к легким венозной кровью — это совокупность процессов, обеспечивающих переход кислорода внешней среды в кровь, а углекислого газа из крови в альвеолы. Перемещение газов (легкие — кровь) осуществляется под влиянием разности парциальных давлений и напряжений этих газов в каждой из сред организма.

Альвеолярный воздух осуществляет газообмен с притекающей к легким венозной кровью, являясь как бы внутренней газовой средой организма. Состав альвеолярного воздуха отличается постоянством, мало изменяясь при обычном дыхании. При спокойном дыхании в альвеолы с каждым вдохом взрослого человека поступает 350 мл воздуха, и альвеолярный воздух обновляется лишь на 1/7 своего объема (коэффициент вентиляции). При спокойном дыхании давление в альвеолах ниже атмосферного.

Причины газообмена

Решающим фактором, обусловливающим непрерывность газообмена, является постоянство газового состава альвеолярного воздуха.

Учитывая свойство газов диффундировать из области большего парциального давления в область с меньшим парциальным давлением, несложно понять направленность диффузии О₂ и СО₂ на том или ином уровне дыхания.

Парциальное давление кислорода в воздухе, заполняющем альвеолы легких, около 106 мм рт. ст., а его напряжение в плазме венозной крови, притекающей к легким, около 40 мм рт.ст. Вследствие разности давлений кислород из альвеол направляется в плазму крови и далее в эритроциты, где его напряжение практически равно нулю. Там он связывается с гемоглобином эритроцитов.

Парциальное давление углекислого газа в альвеолярном воздухе составляет 40 мм рт.ст., а его напряжение в притекающей к легким венозной крови — 46 мм рт.ст. Вследствие разности давлений углекислый газ переходит в альвеолы (табл. 2).

Таблица 2

Содержание и парциальное давление (напряжение) кислорода и углекислого газа в различных средах

В артериальной крови, притекающей к тканям, напряжение кислорода выше, чем в тканях, а напряжение углекислого газа наоборот значительно ниже. Оно составляет 60 мм рт.ст. в ткани и 40 мм рт.ст. в плазме крови. В эритроцитах напряжение углекислого газа практически равно нулю. Вследствие этого кислород переходит из крови в ткани и включается в цикл метаболических процессов, а углекислый газ, в избытке содержащийся в тканях, переходит в кровь и переносится затем в легкие.

Процесс газообмена происходит непрерывно до тех пор, пока существует разность парциальных давлений и напряжений газов в каждой из сред, участвующих в газообмене.

Оценки газообмена

Величина газообмена является показателем интенсивности окислительных процессов, протекающих в тканях. Для оценки интенсивности газообмена определяют количество кислорода, использованного организмом за определенное время, и количество углекислого газа, выделенного организмом за это же время. Об уровне газообмена можно судить и по величине минутной вентиляции легких. При спокойном дыхании через легкие проходит около 8000 мл воздуха в 1 мин. При физических или эмоциональных напряжениях, различных заболеваниях, сопровождающихся усилением окислительных процессов в тканях, легочная вентиляция возрастает. Газообмен между тканями и кровью, кровью и легкими, легкими и внешней средой может в значительной степени нарушаться при различных заболеваниях легких, сердечно-сосудистой системы, крови. Следствием таких нарушений газообмена может явиться гипоксия — кислородное голодание тканей.

Газообмен в организме осуществляется двумя основными механизма­ми:

1. Конвективный, представляет собой механическое пе­редвижение молекул О₂ и СО₂ с током воздуха или крови. Таким образом, осуществляется перенос газов в воздухе или крови на большое расстояние.

2. Диффузия. Механизм газообмена между разными средами организма. Диффузия осуществляется из области с высоким парциальным давлением газов в область низкого их давления, причём на работу по переносу молекул затрачивается их собственная кинетическая энергия