Воздействия апикапьно-базального кровотока

Рассмотрим модель легкого, состоящую только из двух альвеол: одной апи­кальной и одной базальной (рис. 13-7А). Альвеолярная вентиляция, перфузия и РА0₂ для каждой альвеолы соответствуют величинам для апикального и базального Участков, представленным на рис. 13-6Б. При первичном анализе допускается ли­нейность кривой диссоциации оксигемоглобина (рис. 13-7Б).

Согласно принципу сохранения масс общее содержание О₂ в выдыхаемом газе Равно сумме содержания О₂ в газе от верхушек до оснований легких. Поскольку

^с°Доржание О_:> в газовой фазе соответствует Ро₂, может быть выведено следующее УРаннримо-

Рис. 13-6. Региональная и;шеп-миность (функции легких. (А) Исптиляния, перфузия и V/Ц ⁽⁾'г психушки к основаниям легких. Вентиляция и перфузия больше у опкжания. Однако аникалыю-п*и:ш11>нме различия для исрфу-:н1и больше, чем для нептиляции, и V/Q меньше у оснований лег­ких. (Б) Лпикалыю-ба.чальные различия дыхательных перемен­ных в здоровых, вертикально расположенных легких. Легкие представлены как множество дискретных уровней от основа­ний до верхушек, каждому из ко­торых свойственно определенное V/Q.,Вснтиляцио1шо-псрфузи-01 пюс отношение каждого уров­ня определяет соответствующее альвеолярное рсу, и Рсо,, также как^- содержание ()₂ и СО₂ в кро­пи, покидающей:тгот уровень. Для упрощения указаны величи­ны только для верхушек и осно­ваний. Диапазон V/Q, и соответ­ствующих величин Po_v широк даже для нормальных легких, что обусловлено прежде всего отно­сительным недостатком перфу­зии верхушек легких. (Из: West J. В. Blood flow and metabolism. In: Respiratory Physiology: The lessentials. /lib ed. Baltimore: Williams & Wilkins, 1990: 61, fi-J.)

рао?х va (общая) = [Рдо_?(верхушка) х va (верхушка)] +

+ [РАО₂(основание) х va (основание)], [13-10]

где: РАО? -- среднее альвеолярное Р()₂,

va (общая) — общая альвеолярная вентиляция,

рао, (верхушка) — альвеолярное Р()₂ в апикальной альвеоле,

Рис. 13-7. Модель легких, состо­ящая из идеализированных апи­кальных и базальных единиц. (А) Рассчитанные величины Рло₂ и расо_з выведены из данных на рис. 13-СБ. (Б) Влияние нелиней­ности кривой диссоциации окси-гемоглобина на Ро₂ в альвеолах с низким (<1) и высоким (>1) V/Q. Если кровоток от альвео­лы с низким V/Q, (Ро₂ 46 мм рт. ст. и содержание О₂ 160 мл/л) смешивается с равным кровотоком от альвеолы с высо­ким V/Q (Ро_я 132 мм рт. ст. и содержание О₂ 200 мл/л), то со­держание кислорода в результи­рующей смеси (которая эквива­лентна артериальной крови) со­ставит 180 мл/л, как определяет­ся уравнением [13-13|. Однако Ро₂ этой смешанной крови замет­но варьирует и зависит от харак­тера диссоциации окси гемоглоби­на. Если'отношения переменных были бы линейны, Ро₂ составля­ло бы 89 мм рт. ст. (закрытый кружок); по поскольку они не­линейны - величина Ро₂ равна 62 мм рт. ст. (открытый кружок)

va (верхушка) — альвеолярная вентиляция апикальной альвеолы, РАО₂ (основание) — альвеолярное РО₂ базальной альвеолы, va (основание) — альвеолярная вентиляция базальной альвеолы. Если в уравнение [13-10] подставить величины для апикальных и базальных областей легкого (рис.13-6Б) и суммировать апикальную и базальную альвеоляр­ную вентиляцию для получения общей альвеолярной вентиляции (УА[общая]), то получится следующее выражение:

РАО₂х 1.06 л/мин = [(132 мм рт. ст. х 0.24 л/мин)] +

+ [(89 мм рт. ст. хО.82 л/мин)] [13-11]

РАО₂ = 98.7 мм рт. ст. [13-12]

Это РАО₂ представляет собой суммарное РО₂ газа, выдыхаемого из апикальных!! базальных альвеол, т. е. среднее альвеолярное Р0₂ легкого.

Применение принципа сохранения масс к содержанию О₂ в крови дает следую­щее:

Сао₂ х Q (общий) - [СсО₂ (верхушка) х Q (верхушка)] +

+ [СсО₂(основание) xQ (основание)], [13-13]

.. и^ч: СаО₂ — среднее содержание О_:, в крови, покидающей легкое (ар-

Q (общий) — общий кровоток через легкие (минутный сердечный выб-

рос);

СсО₂(верхушка) — содержание О₂ в конечнокапиллярной крови апикальной альвеолы;

Q (верхушка) — кровоток через апикальную альвеолу;

СсО₂(основание) — содержание О₂ в конечнокапиллярной крови базальной альвеолы;

Q (основание) — кровоток через базальную альвеолу.

Допуская, что кривая диссоциации оксигемоглобина лгшешш, можно заменить каждое выражение содержания О₂ в уравнении [13-13] на (Ро₂х К'), где К' констан­та, а затем разделить обе стороны уравнения [13-13] на К':

Рао₂ х Q (общий) = [РсО₂ (верхушка) х Q (верхушка)] +

+ [РсО₂(основание) х Q (основание)],- [13-14]

где: РаО₂ — взвешенное среднее Р()^ в крови, покидающей легкие (ар-

териальная кровь);

РсО₂ (верхушка) — Р()₂ в конечнокапиллярной крови апикальной альвеолы; РсО₂ (основание) — Р()₂ в конечнокапиллярной крови базальной альвеолы. Подставляя величины из рис. 13-615 в уравнение [13-14J, получаем следую­щее:

Рао₂ х 1.36 л/мин = [(132 мм рт. ст. х 0.07 л/мин)] +

+ [(89 мм рт. ст. х 1.29 л/мин)] [13-15]

Рао, = 91.2 мм рт. ст. [13-16]

Из уравнений [ 13-12] и [ 13-16] может быть рассчитан альвеолярно-артериаль-иый градиент:

рао, - Рао₂ = 98.7 мм рт. ст. - 91.2 мм рт. ст. = 7.5 мм рт. ст. [13-17]

Следовательно, эта часть альвеолярно-артериального кислородного градиен­та есть результат апикально-базального перфузионного градиента и проистекаю­щих отсюда воздействий на региональные величины альвеолярного и артериаль­ного Р()₂. Влияние нелинейности кривой диссоциации оксигемоглобина

Рассмотрим физиологическое значение нелинейности кривой диссоциации оксигемоглобина для альвеолярно-артериальной разницы кислорода, используя модель легких на рис. 13-7 А.

Расчеты для рао, идентичны выполненным прежде. Среднее РЛ()₂ равно 98.7 мм рт ст. (уравнения [13-11] и [13-12]). Нелинейность кривой диссоциации оксигемоглобина не позволяет воспользоваться уравнением [13-10]; но можно ре­шить уравнение [13-13] относительно Са()₂. Если допустить, что содержание гемог­лобина равно 150 г/л, то уравнение будет следующим:

Сао, х 1.36 л/мин = [(200 мл/л х 0.07 л/мин)] +

+ [(192 мл/л х 1.29 л/мин)], [13-18]

Сао,= 192.4 мл/л. [13-19]

Артериальное содержание О₂ 192.4 мл/л соответствует величине РаО₂

89.2 мм рт. ст. (при использовании нормальной кривой диссоциации оксигемогло-

' ------......... -т')..г, 1П\ rLwi/"r:iuuR':rrvm>/ТИЧИНУ В УШВНСИИС I 13-171,-

получаем альвеолярно-артериальный градиент 9.5 мм рт. ст. (Рло₂ Ра()₂ '= =•- 98.7 мм рт. ст. - 89*2 мм рт. ст. = 9.5 мм рт. ст.). Следовательно, приростдополни­тельных 2.0 мм рт. ст. к нормальной альвеолярно-артериальной разнице есть резуль­тат нелинейности кривой диссоциации оксигемоглобина.