Соотношение между вентиляцией и перфузией

Эффективность легочного дыхания варьирует в разных частях легкого. Эта вариабельность в значительной мере объясняется соотношением между вентиляцией и перфузией. Указанное соотношение определяется числом вентилируемых альвеол, которые соприкасаются с хорошо перфузируемыми каппилярами. При спокойном дыхании у человека верхние отделы легкого расправляются полнее, чем нижние отделы, но при вертикальном положении нижние отделы перфузируются кровью лучше, чем верхние. По мере увеличения ДО нижние части легкого используются все больше и лучше перфузируются.

Итак, для нормального процесса обмена газов в легочных альвеолах необходимо чтобы вентиляция альвеол находилась в определенном соотношении с перфузией их капилляров кровью, т.е. МОД должен соответствовать МОК, протекающему через сосуды малого круга. Например, при альвеолярной вентиляции, равной 6 л/мин, минутный объем крови должен составить около 7 л/мин. В обычных условиях вентиляционно-перфузионный коэффициент у человека составляет ВПК=АВЛ/МОК=6/7=0,8-0,9.

Газообмен в легких может зависеть от влияния многих биологически активных веществ. Так, например, адpеналин и ангиотензин-2 вызывают сужение легочных аpтеpиол; сеpотонин и гистамин - сужение легочных вен. В отличие от pеакции сосудов большого кpуга локальное повышение паpциального давления углекислого газа или понижение паpциального давления кислоpода, или же одновpеменно и то и дpугое, вызывает сужение сосудов. Таким обpазом, огpаничивается пpиток кpови к плохо вентилиpуемым альвеолам и достигается пpеимущественная пеpфузия хоpошо вентилиpуемых альвеол.

Перенос кислорода из альвеолярного воздуха в кровь и углекислого газа из крови в альвеолы происходит исключительно путем диффузии. Ее движущей силой служат разности (градиенты) парциальных давлений (напряжений) кислорода и углекислого газа по обе стороны аэрогематического барьера, образованного альвеолокапиллярной мембранной.

В ходе диффузии молекулы растворенного кислорода и углекислого газа преодолевают слои: 1- сурфактанта, 2- альвеолярный эпителий и 3- эндотелий кровеносного капилляра. А так как в транспорте газов принимают участие эритроциты, поэтому газы еще преодолевают 4- слой плазмы и 5- мембраны эритроцитов.

Чтобы произошел газообмен в легких необходима разность парциальных давлений обмениваемых газов. Парциальное давление - это давление газа в смеси газов.

Давление атмосферного воздуха на уровне моря в среднем составляет 760 мм рт. ст., содержание кислорода во вдыхаемом воздухе составляет - 20,9%. Исходя из этого, несложно установить парциальное давление кислорода в атмосферном воздухе:

760 - 100%

х - 20,9%, мм рт.ст.

Аналогичные расчеты можно произвести для углекислого газа, зная, что его содержание в атмосферном воздухе равно 0,03 %.

При расчете парциального давления газов в альвеолярном воздухе необходимо учесть давление водяных паров. На их долю приходится в среднем 47 мм рт.ст. Поэтому пропорция будет выглядеть следующим образом:

760 — 47 = 713 мм рт.ст.

713 - 100 % х =713 х 14,5/100 = 102,39 мм рт.ст.

х - 14,5 % /О₂ в альвеолярном воздухе/

Аналогично рассчитывается парциальное давление для углекислого газа, зная что в альвеолярном воздухе углекислого газа - 5,5 %.

Давление газов в жидкости называют парциальным напряжением газов. Парциальное напряжение газа в крови или в тканях - это сила, с которой молекулы растворенного газа стремятся выйти в газовую фазу. Выражается это давление в мм рт. ст. В артериальной крови парциальное напряжение кислорода достигает почти 100 мм рт. ст., в венозной крови около 40 мм рт.ст., а в клетках 0 - 10-15 мм рт. ст. Напряжение углекислого газа в артериальной крови - около 40 мм рт. ст., в венозной крови 46 мм рт. ст., а в тканях - до 60 мм рт. ст.

Таким образом, за счет разности давлений газов между альвеолярным воздухом и венозной кровью за 1-2 с газовый состав выравнивается и венозная кровь превращается в артериальную.