Исследование насыщения артериальной крови кислородом

Один из важнейших компонентов функции системы внешнего дыхания — поддержание нормального уровня насыщения артериальной крови кислородом.

Исследование этой величины требовало обязательной пункции артерии для получения порции артериальной крови, в которой на специальном приборе (аппарат Ван-Слайка) определялись содер­жание кислорода и углекислого газа (в объемных процентах) и кис­лородная емкость крови. На основании этих данных рассчитыва­лось в процентах насыщение артериальной крови кислородом. Опас­ность артериальной пункции вследствие возможных осложнений (кровотечение, гематома) и необходимость повторных пункций артерии для изучения влияния тех или иных функциональных проб на насыщение артериальной крови кислородом делало это исследо­вание в спортивной медицине практически неосуществимым. Значе­ние же такого определения чрезвычайно велико.

Широкое изучение насыщения артериальной крови кислородом в спортивной медицине началось с тех пор, как появилась возмож­ность бескровно определять эту величину, используя метод оксигемометрии. Он основан на принципе колориметрии (от лат. колор — цвет, метрия — измерение). Прибор, определяющий эти изменения, называется оксигемометром (рис. 57), а если он снабжен устройством для непрерывной записи показаний, — окси-гемографом (рис. 58). Кривая, отражающая изменения насыщения, называется оксигемограммой. Прибор работает от электрической сети. Разработаны и портативные оксигемометры — ППО-1, рабо­тающие на полупроводниках. Благодаря тому, что для их работы не требуется электрической сети, они могут быть использованы в лю­бых условиях (рис. 59). Воспринимающая часть оксигемометра — датчик, состоящий из двух частей, — укрепляется на ушной ракови­не с двух сторон (рис. 60). Луч света с одной стороны датчика, про­ходя через ушную раковину, падает на фотоэлементы, находящиеся на другой части датчика. Эти фотоэлементы воспринимают тонкие изменения спектров, зависящие от степени оксигенации крови, про­текающей по капиллярам. Поскольку гемоглобин, насыщенный кислородом, — оксигемоглобин (96—98%)—имеет один состав цветового спектра, а ненасыщенный — восстановленный гемоглобин (2—4%) — другой состав, эта разница в спектрах преобразуется фотоэлементами датчика в электрический ток, изменения которого на специально градуированной шкале отражают изменения насы­щения артериальной крови кислородом.

Оксигемометрия не дает возможности определять исходное на­сыщение артериальной крови кислородом (в начале исследования необходимо установить на шкале оксигемометра цифру истинного насыщения). Поэтому она и считается методом исследования изме­нений насыщения артериальной крови кислородом. В настоящее время разрабатывается так называемый абсолютный оксигемометр, который позволит определять и исходное насыщение артериальной крови кислородом.

Поскольку у спортсменов и физкультурников степень насыщения артериальной крови кислородом в покое — величина весьма посто­янная, при их исследовании надо показания прибора устанавливать на 96—98%. Расхождение с истинным насыщением на 1—2% в ту или другую сторону не играет существенной роли. Все дальнейшие изменения насыщения прибор показывает достаточно точно.

Использование метода оксигемометрии очень перспективно. Данный метод позволяет наблюдать за изменениями насыщения артериальной крови кислородом при различных воздействиях. Для организма важно сохранить этот важнейший параметр на высоком уровне, так как он обусловливает возможности тканевого дыхания, т. е. состояние окислительных процессов.

Большую ценность представляет изучение насыщения артериаль­ной крови кислородом при физической нагрузке. При недостаточно высоком функциональном состоянии организма, в частности систе­мы внешнего дыхания, снижение этого показателя происходит уже при сравнительно небольшой физической нагрузке. Это объясняется главным образом несовершенством регуляции дыхания во время физической нагрузки: оно становится частым, поверхностным, т. е. менее эффективным, появляются задержки дыхания, обусловлен­ные плохой согласованностью рабочих движений и дыхания.

Оценка изменений оксигемограммы под влиянием физической нагрузки должна производиться обязательно с учетом объема венти­ляции. Например, для поддержания насыщения крови кислородом на уровне 98% при физической нагрузке одному спортсмену требу­ется минутный объем дыхания 40 л, другому — 60 л. Очевидно, что в первом случае функция внешнего дыхания, а также кровообраще­ния более экономична, более совершенна, чем во втором. Различия в состоянии насыщения во время выполнения одинаковой физиче­ской нагрузки двумя спортсменами с разным уровнем тренирован­ности отчетливо видны на рис. 61. Верхняя оксигемограмма принад­лежит хорошо подготовленному велосипедисту. Заметное снижение уровня насыщения происходит у него при задержке дыхания во время рывка. У плохо подготовленного спортсмена (нижняя кривая) снижение отмечается уже при нагрузке средней интенсивности, а во время задержки дыхания при рывке наблюдается значительное па­дение уровня насыщения. Примечательно, что такие существенные различия в реакции организма на одну и ту же нагрузку у разных людей определялись только оксигемометрически, ибо оба спортсме­на выполняли эти задачи внешне одинаково.

Для характеристики функционального состояния организма очень важно оценить устойчивость его к снижению насыщения кис­лорода в артериальной крови. Раньше такую оценку производили с помощью определения времени максимальной задержки дыхания.

Однако эта проба имеет существенные недостатки: максимальная задержка дыхания небезразлична для обследуемого, длительность ее во многом зависит от его воли, а главное, оценка устойчивости организма к недостатку кислорода приблизительна, так как степень снижения насыщения во время задержки дыхания остается неизве­стной.

Эти затруднения полностью преодолеваются благодаря исполь­зованию оксигемометрии в сочетании с задержкой дыхания. В та­ком исследовании устойчивость к снижению насыщения оценивает­ся точно и объективно. Необходимость в максимальной задержке дыхания отпадает,

так как в основе оценки результатов пробы ле­жит либо анализ степени снижения насыщения при дозированной (не максимальной) задержке дыхания, либо время задержки дыхания, необходимое для сни­жения степени на определен­ный, тоже не максимальный процент. С повышением уров­ня тренированности уменьша­ется степень снижения насы­щения при определенном вре­мени задержки или увеличи­вается время задержки дыха­ния, необходимой для сниже­ния насыщения на определен­ный процент.

При задержке дыхания и после его возобновления изменение насыщения крови кислородом подчиняется определенным физиологическим закономерностям. Это находит свое отражение в том, что оксигемограмма при задержке дыхания всегда состоит из определенных фаз, обозначаемых начальными буквами русского алфавита - фазы АБ, БВ, В₁В₂, В₂Г, ГД (рис. 62).

Начало задержки дыхания обозначают точкой А. В течение оп­ределенного времени после начала задержки уровень насыщения остается неизменным. В точке Б начинается падение насыщения. Таким образом, фаза АБ характеризуется отсутствием изменений насыщения крови кислородом. Длительность этой фазы зависит главным образом от двух факторов: а) от запаса кис­лорода в легких в начале задержки дыхания. Он прямо пропорцио­нален объему воздуха в легких. Чем больше этот объем, тем доль­ше держится такой уровень парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе, который может полноценно обеспечивать насыщение артериальной крови кислородом; б) от интенсивности окислительных процессов в организме исследуемого лица, которые определяют темп снижения парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе. Чем выше интенсивность окислительных процессов в тканях, тем больше расход кислорода» тем более веноз­ной приходит кровь в легкие и тем короче фаза АБ.

Изучение интенсивности окислительных процессов имеет суще­ственное значение в оценке функционального состояния организма, в частности в изучении процесса восстановления после физической нагрузки. Для того чтобы оценка была точной, оксигемометрическую пробу с задержкой дыхания проводят всегда при одном и том же объеме воздуха в легких у данного лица. Для этого перед нача­лом задержки дыхания обследуемый делает глубокий выдох. Сле­довательно, в легких сохраняется только остаточный объем, доволь­но постоянный для данного лица в одних и тех же условиях. Оксигемометрический метод позволяет определять интенсивность окислительных процессов, т. е уровень основного обмена, только относительно (его увеличение или уменьшение).

Для получения абсолютных величин интенсивности окислитель­ных процессов необходимо определять газоаналитически поглоще­ние кислорода, выделение углекислого газа, рассчитывать дыха­тельный коэффициент.

После момента, обозначенного на оксигемограмме буквой Б, на­чинается падение уровня насыщения. Это свидетельствует о том, что парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе сни­зилось до таких величин, которые уже не могут обеспечить исходное насыщение артериальной крови кислородом. Буквой b₁ обозначают прекращение задержки дыхания.

Как видно из рис. 62, восстановление насыщения крови кислоро­дом при возобновлении дыхания происходит не сразу. После перво­го вдоха (точка B₁) уровень насыщения продолжает в течение неко­торого времени снижаться до точки В₂. Это объясняется тем, что резкое увеличение парциального давления кислорода в альвеоляр­ном воздухе, обусловленное первым вдохом, хотя и вызывает моментальный подъем насыщения крови кислородом, однако это про­исходит в капиллярах легких. Для того чтобы кровь, обогащенная кислородом, дошла до уха, где установлен датчик прибора, требу­ется время. Оно обратно пропорционально скорости кровотока по сосудам малого (от капилляров легких до сердца) и большого (от сердца до уха) крута кровообращения. Чем больше скорость крово
тока, тем меньше времени проходит от первого вдоха после задерж­ки (точка b₁) до начала восстановления насыщения (точка В₂). Таким образом, длительность фазы B₁B₂ представляет собой ско­рость кровотока. Хотя при данной пробе измеряется не скорость, а время кровотока на участке «легкие — ухо», принято говорить о скорости кровотока равной стольким-то секундам. Скорость крово­тока, определенная оксигемометрически, у здоровых лиц в покое равна 4—6 сек. С повышением функционального состояния организ­ма спортсмена, наблюдаемым при систематической спортивной тре­нировке, скорость кровотока несколько замедляется.

Скорость кровотока принадлежит к числу важнейших показате­лей функции кровообращения. Однако широкое определение ее в клинической и в спортивной медицине стало возможным, по существу, только с появлением метода оксигемометрии. Дело в том, что для определения скорости кровотока в вену вводилось какое-либо вещество. По степени изменения цвета лица или по появлению каш­ля, вызванных действием этого вещества, судили о скорости дви­жения крови по кровяному руслу.

В настоящее время Оксигемометрическое определение скорости кровотока прочно вошло в практику как клинической, так и спор­тивной медицины (рис. 63).

В процессе восстановления насыщения до исходного уровня раз­личают две фазы: фазу быстрого восстановления (В₂Г) и фазу мед­ленного восстановления (ГД). Разница в темпе восстановления насыщения в течение этих двух фаз у разных лиц неодинакова.

В оценке функционального состояния организма спортсменов особенно существенным является изучение динамики восстановле­ния насыщения крови кислородом при пробе с задержкой дыхания, проводимой после тренировки. Длительность восстановления (фаза В₂Д), не превышающая 1—2 мин., характерна для хорошо подготов­ленных спортсменов. При перетренированности, переутомлении она затягивается до 4—10 мин. Увеличение фазы В₂Д объясняется сни­жением эффективности вентиляции, нарушением координации кро­вотока в легких и вентиляции соответствующих альвеол, т. е. отри­цательными изменениями в регуляции важнейших вегетативных функций кровообращения и дыхания.

Всесторонняя и глубокая оценка функции внешнего дыхания является необходимой составной частью в характеристике функци­онального состояния организма в целом. Без такой оценки опреде­ление функционального состояния организма спортсмена в настоя­щее время затруднительно.