Уравнение альвеолярного воздуха

 Измерение альвеолярного парциального напряжения кислорода и двуокиси углерода в образце выдыхаемого альвеолярного газа производится со значительными ошибками, в то время как среднее альвеолярное парциальное напряжение кислорода может быть рассчитано достаточно точно. Для определения среднего РО₂ в альвеолярном воздухе используются следующие утверждения: на уровне моря общее давление газов (кислород, двуокись углерода, азот) и водяных паров в альвеолах равно 760 мм рт.ст; если парциальное напряжение трех из этих четырех газов известно, то парциальное напряжение четвертой компоненты может быть получено методом вычитания, используя следующее равенство:

 760 (мм рт.ст.) = PO₂ + PCO₂ + PN₂ + PH₂O.

 Давление водяных паров при температуре 37 ⁰;С приблизительно равно 47 мм рт.ст.

 Артериальное парциальное напряжение СО₂ используется для определения среднего альвеолярного парциального напряжения СО₂, поскольку кровь, омывающая альвеолы, достигает суммарной величины альвеолярного парциального напряжения СО₂ в альвеолах различных регионов легких за период дыхательного цикла. Кроме того, парциальное напряжение N₂равно 563 мм рт.ст. Эти предположения верны, если дыхательный коэффициент (количество СО₂, поступающее в альвеолы, равно количеству О₂, покидающему альвеолы за минуту) равен 1.

 В действительности, количество покидающего альвеолы О₂ превышает количество поступающего в альвеолы СО₂ за минуту:

 R = (200 мл CO₂/мин) / (250 мл O₂/мин) = 0,8.

 При дыхательном коэффициенте, равном 0,8, молекулы N₂ занимают меньший объем. Если концентрация N₂ в альвеолах увеличится до 81%, то альвеолярное парциальное напряжение N₂ увеличивается до 577 мм рт.ст. и альвеолярное парциальное напряжение О₂снижается до 96 мм рт.ст.. Поэтому важно измерить R для того, чтобы точно рассчитать альвеолярное парциальное напряжение N₂. Предполагая, что парциальное напряжение СО₂ во вдыхаемом воздухе равно нулю, уравнение альвеолярного газа выглядит следующим образом:

 P_AO₂ = (P_IO₂ - P_ACO₂) x (F_IO₂ + 1 - F_IO₂/R),

 где: P_IO₂ на уровне моря равно 20,93% (760 - 47=149 мм рт.ст.), P_ACO₂ предполагается равным артериальному парциальному напряжению CO₂, которое может быть измерено достаточно точно:

 P_AO₂ = P_IO₂ - P_aCO₂/R.

 Альвеолярно-артериальная разница РО₂ ((А-а)РО₂) увеличивается с возрастом пациентов. K. Mellemgaard [121] выполнил исследование 80 здоровых людей от 15 до 75 лет и получил регрессионную формулу для расчета (А-а)РО₂:

 (А-а)РО₂ = 2,5 + 0,21 x возраст (г.).

 Увеличение (А-а)РО₂ в основном связано со снижением артериального РО₂, альвеолярное РО₂ значимо не меняется с возрастом.

 Расчет альвеолярной вентиляции

 V_A(мл) = VCO₂(мл) x 863 / P_ACO₂.

 Отношение альвеолярной вентиляции к легочному кровотоку

 V_A/Qc= 836 x (CvCO₂ - Cc’CO₂) / P_ACO₂,

 где: Qc - кровоток в легочных капиллярах, CvCO₂ - концентрация СО₂ в смешанной венозной крови, Cc’CO₂ - концентрация СО₂ в крови конечно-легочных капилляров, V_A - альвеолярная вентиляция, P_ACO₂ - парциальное напряжение СО₂ в альвеолярном пространстве, 863 - постоянная для коррекции изменения альвеолярной фракции в альвеолярное напряжение СО₂.

 Парциальное напряжение СО₂ в крови конечно-легочных капилляров такое же, как и в альвеолярном газе. Поэтому альвеолярное парциальное напряжение СО₂ определяется отношением вентиляции к перфузии.

 West разработал комплексный компьютерный анализ, который рассматривает легкие как 10-компонентную систему [122]. По мере того как вентиляционно-перфузионный дисбаланс увеличивается, парциальное напряжение О₂ в артериальной крови снижается быстро и прогрессивно, парциальное напряжение СО₂ увеличивается вначале постепенно, а затем достаточно быстро. Таким образом, в отличие от классического учения, нарушение вентиляционно-перфузионных отношений может вызывать значительную гиперкапнию у больных с легочными заболеваниями, особенно когда заболевание столь тяжело, что гипервентиляция хорошо вентилируемых регионов легких больше не в состоянии компенсировать регионы, в которых парциальное напряжение О₂ снижено [123].