Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Диффузия дыхательных газов




Закономерности газообмена в легких.Парциальное давление кислорода в альвеолах (100 мм рт. ст.) значительно выше, чем напряжение Ο2 1) в венозной крови, поступающей в капилляры легких (40 мм рт. ст.). Градиент парциального давления СО2 имеет противоположное направление (46 мм рт. ст. в начале легочных капилляров, 40 мм рт. ст. в альвеолах). Эти градиенты давлений служат движущей силой диффузии О2 и СО2, т. е. газообмена в легких. Согласно первому закону диффузии Фика,диффузионный поток Μ (количество вещества, проходящее через некий слой площадью А и толщиной h за единицу времени) прямо пропорционален эффективному градиенту концентрации вещества АС:

(25)

Коэффициент диффузии Dзависит от свойств диффузионной среды, природы диффундирующего вещества и температуры. В случае если речь идет о диффузии растворенного газа через слой жидкости, вместо концентрации С этого газа можно подставить его парциальное давление Р, так как две эти величины пропорциональны друг другу (с. 587):

(26)

1) Парциальное давление газа в жидкости часто называют напряжением; в дальнейшем мы будем использовать именно этот термин.- Прим. перев.


Коэффициент К называют коэффициентом диффузии Крогаили диффузионной проводимостью[45, 46]. Он отличается от коэффициента D как численным значением, так и размерностью. При диффузии в легких КСО2 в 23 раза больше, чем КО2; иными словами, при прочих равных условиях СО2 диффундирует через определенный слой среды в 23 раза быстрее, чем О2. Именно поэтому обмен СО2 в легких происходит достаточно полно, несмотря на небольшой градиент парциального давления этого газа.

В соответствии с уравнением (26), для того чтобы обмен путем диффузии был достаточно эффективным, обменная поверхность А должна быть большой, а диффузионное расстояние h-маленьким. Диффузионный барьер в легких полностью отвечает обоим этим условиям. Общая поверхность альвеол по подсчетам составляет около 80 м2, а диффузионное расстояние-порядка нескольких микрометров (рис. 21.22).

Как видно из рис. 21.22, наибольшее диффузионное расстояние (т.е. наиболее существенный диффузионный барьер) приходится на внутреннюю среду эритроцита. Однако диффузия кислорода как газа в эритроците дополняется другими транспортными процессами. Как только молекула О2 поступает в эритроцит, она соединяется с гемоглобином (Hb), переводя его в форму оксигемоглобина (НbО2; с. 605). В дальнейшем молекулы НbО2 диффундируют к центру эритроцита (так называемая облегченная диффузия), ускоряя тем самым перенос О2.

Молекулы СО2 диффундируют по тому же пути, но в обратном направлении (от эритроцита к альвеолярному пространству). Однако диффузия становится возможной лишь после высвобождения СО2 из тех соединений, в которых он химически связан (с. 615).

Диффузионная способность легких.Время, в течение которого возможна диффузия при прохождении эритроцита через легочные капилляры, относительно невелико - около 0,3 с [46]. Однако этого времени контактавполне достаточно, чтобы напряжения дыхательных газов в крови и в альвеолах практически сравнялись. Динамика диффузии кислорода представлена на рис. 21.23. Видно, что величина напряжения О2 в капиллярной крови вначале быстро, а затем все медленнее приближается к его величине в альвеолах. Подобный характер изменений напряжения кислорода во времени вытекает из закона диффузии Фика. В начальном отрезке капилляра градиент парциального давления О2 между альвеолярным пространством и кровью велик, затем по мере прохождения эритроцита через капилляр он становится все меньше, поэтому скорость диффузии постепенно снижается. Напряжение кислорода в крови, поступающей к легким, составляет 40 мм рт. ст., а в оттекающей крови-100 мм рт. ст. Аналогичным образом величина напряжения СО2 в крови постепенно дости-


590 ЧАСТЬ VI. ДЫХАНИЕ

 

Рис. 21.22. Пути транспорта дыхательных газов в процессе легочного газообмена

гает его величины в альвеолярном пространстве: в начале легочных капилляров напряжение составляет 46 мм рт. ст., а по мере диффузии этого газа снижается до 40 мм рт. ст. Таким образом, можно считать, что в легких здорового человека парциальные давления дыхательных газов в крови становятся практически равными таковым в альвеолах.

Исходя из закона диффузии Фика [уравнение (26)], можно получить показатель, характеризующий способность легких в целом к осуществлению

 

Рис. 21.23. Увеличение напряжения О2 в эритроцитах во время прохождения их через легочные капилляры. Вверху -поглощение О2 эритроцитами (кислород изображен красными точками); внизу -кривая зависимости напряжения О2 в капилляре от времени диффузии t. - парциальное давление О2 в альвеолах; среднее значение напряжения О2 в венозной крови; -среднее для всего времени диффузии значение нвпряжения О2 в капилляре; t- время диффузионного контакта

диффузии. Расчет этого показателя основан на том, что общее количество кислорода, диффундирующее в кровь, должно быть равно количеству поглощенного кислорода . Значения К, А и h для конкретного человека определить невозможно, поэтому их объединяют в особый коэффициент Dл равный К∙A/h. Таким образом,

(27)

Коэффициент Dл называется диффузионной способностью легких для кислорода. Величина в уравнении (27) - это средний градиент парциального давления О2 между альвеолярным пространством и кровью легочных капилляров. Эту усредненную величину используют потому, что напряжение О2 по мере прохождения крови через капилляры легких понижается (рис. 21.23).

Для того чтобы вычислить диффузионную способность легких для О2. необходимо измерить поглощение кислорода ( ) и средний градиент парциального давления

кислорода ( ). Значение можно достаточно просто определить при помощи спирометра открытого или закрытого типа, тогда как для измерения ΔΡΟ2 необходимо сложное оборудование [15, 46].

У здорового взрослого человека в покое поглощение кислорода равно примерно 300 мл/мин, а средний градиент парциального давления кислорода составляет около 10 мм рт. ст. (1,33 кПа). Таким образом, в соответствии с уравнением (27) диффузионная способность легких для кислорода Dл в норме равна 30 мл-мин~1-мм рт. ст. (230 мл-мин-1 кПа -1). В патологических условиях Dл может существенно снижаться, что указывает на затруднение диффузии в легких. Это может быть связано либо с уменьшением обменной площади А, либо с увеличением диффузионного расстояния h. По одному только показателю Dл нельзя судить


ГЛАВА 21. ЛЕГОЧНОЕ ДЫХАНИЕ 591


о том, насколько величина напряжения О2 в крови приближается к его величине в альвеолах. Диффузионную способность легких, как и альвеолярную вентиляцию, следует рассматривать в отношении к легочной перфузии . Главным показателем эффективности газообмена в альвеолах служит величина отношении [18, 46]. Снижение этой

величины указывает на нарушение диффузии.


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2015-10-01; просмотров: 895. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.015 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7