Вентиляционно-перфузионные отношения (впо)

 Хорошо известно, что несоответствие вентиляции и кровотока является одной из основных причин гипоксемии. Взаимоотношения вентиляции, кровотока и газообмена зависят от кривых диссоциации кислорода и углекислоты, которые имеют нелинейный характер и взаимозависимы.

 Новые возможности цифровых технологий позволили усовершенствовать анализ кривых диссоциации кислорода и углекислого газа и получить информацию о дисперсии, режимах и распределении ВПО. Были проанализированы поведение и распределение вентиляционно-перфузионных отношений и представлена множественная элиминационная техника инертных газов, которая впервые позволила получить информацию о дисперсии, режимах и форме распределения.

 Газообмен отдельной легочной единицы

 Р_О2, Р_СО2 и Р_N2 любой газообменной единицы легкого в разной степени определяются тремя основными факторами:

 ---вентиляционно-перфузионным отношением;

 ---смешиванием вдыхаемого газа и композицией смешанной венозной крови;

 ---наклоном и позицией релевантных кривых диссоциаций кровь - газ.

 Формально ключевая роль вентиляционно-перфузионного отношения может быть выражена следующим образом. Количество углекислоты, поступающей в окружающий воздух из альвеолярного газа в минуту, может быть получено путем преобразования уравнения (3):

 path: pictures/2f-15.png

 ,(15)

 где V_CO2 - продукция углекислоты, VА - альвеолярная вентиляция, К - константа, при условии что С_О2 отсутствует во вдыхаемом воздухе.

 Количество углекислоты, поступающей в альвеолярный газ из капилляров в минуту, рассчитывается следующим образом:

 path: pictures/2f-16.png

 ,(16)

 где Q - кровоток, а Cv_СО2 и Cc'_СО2 - концентрации С_О2 в смешанной венозной и конечно-капиллярной крови соответственно. Далее в устойчивом состоянии количество углекислоты, утилизируемой из альвеол и капилляров, должно быть одинаковым:

 path: pictures/2f-17a.png

 или

 path: pictures/2f-17b.png

 (17)

 Таким образом, альвеолярное Р_СО2 (и соответствующая конечно-капиллярная концентрация, если допустить, что конечно-капиллярное и альвеолярное Р_СО2 идентичны), определяется следующими факторами: вентиляционно-перфузионным отношением, концентрацией С_О2 в смешанной венозной крови и кривой диссоциации углекислоты, описывающей отношение Р_СО2 к концентрации углекислоты.

 В контексте альвеолярного вентиляционного соотношения и углекислота, и кислород могут быть описаны похожими уравнениями:

 path: pictures/2f-18.png

 .(18)

 Так же, как и для СО₂, допускается, что для кислорода альвеолярное и конечно-капиллярное Р_О2 идентичны, учитывая диффузионное равновесие по обе стороны альвеолокапилллярной мембраны. Альвеолярное Р_О2 так же определяется тремя основными факторами - вентиляционно-перфузионным отношением, уровнем кислорода во вдыхаемом воздухе и смешанной венозной крови и соотношением Р_О2 и концентрации кислорода (кривая диссоциации кислорода).

 Графический анализ этих взаимоотношений осуществляется с использованием диаграммы О₂ - СО₂, на которой показатели Р_О2 представлены на горизонтальной оси а Р_СО2 - на вертикальной. Диаграмма использовалась для решения многих проблем, связанных с вентиляционно-перфузионными отношениями.

 Очень важно иметь в виду топографическую неравномерность газообмена, которая имеет место в здоровом легком в вертикальном положении, как результат вентиляционно-перфузионной неравномерности. Вентиляция и кровоток на единицу объема снижаются в верхних отделах по сравнению с нижними. Изменение кровотока более выражено, чем изменения вентиляции. И как следствие, вентиляционно-перфузионное отношение повышается от более низкого уровня в базальных отделах до более высокого - в апикальных.

 Так как ВПО определяют газообмен, то Р_О2 повышается примерно на 40 мм рт.ст. от основания к верхушке легкого, в то время как Р_СО2 падает примерно на 14 мм рт.ст. Показатель рН в области верхушек более высокий из-за низкого уровня Р_СО2. Очень малая часть потребления кислорода происходит в апикальных отделах из-за низкого кровотока.

 Данные, представленные на рис. 2--9 демонстрируют показатели вентиляции, кровотока и ВПО на всех 9 уровнях от верхушек до апикальных отделов, которые могут рассматриваться как частотное распределение вентиляционно-перфузионных отношений. Показано, что большая часть кровотока поступает в базальные отделы, но напряжение (Р_О2) и концентрация кислорода в конечно-капиллярной крови этих отделов наиболее низкая. В результате к легочной венозной крови (системной артериальной) примешивается менее оксигенированная кровь из базальных отделов и снижается артериальное Р_О2.