Поступление анестетика из альвеол в кровь

Если анестетик не поступает из альвеол в кровь, то его фракционная альвеолярная концентрация (FА) быстро станет равна фракционной концентрации во вдыхаемой смеси (Fi). Так как во время индук­ции анестетик всегда в какой-то степени поглоща­ется кровью легочных сосудов, то фракционная альвеолярная концентрация анестетика всегда ниже его фракционной концентрации во вдыхае­мой смеси (FA/Fi < 1,0). Чем быстрее анестетик поглощается кровью, тем медленнее возрастает фракционная альвеолярная концентрация и ниже отношение FA/Fi. Концентрация газа прямо про­порциональна его парциальному давлению, поэто­му альвеолярное парциальное давление такого анестетика тоже будет возрастать медленно. Аль­веолярное парциальное давление — важный пара­метр, от него зависит парциальное давление анес­тетика в крови и, в конечном счете, в головном мозге. Парциальное давление анестетика в мозге прямо пропорционально его концентрации в ткани мозга, которая pi определяет клинический эффект. Следовательно, чем выше скорость поступления анестетика из альвеол в кровь, тем больше разница между Fi и fa, тем медленнее индукция анестезии.

На скорость поступления анестетика из альве­ол в кровь влияют три фактора: растворимость анестетика в крови, альвеолярный кровоток и раз­ница парциальных давлений альвеолярного газа и венозной крови.

Низкорастворимые анестетики (закись азота) поглощаются кровью значительно медленнее, чем растворимые (галотан). Соответственно, фракци­онная альвеолярная концентрация галотана возра­стает медленнее, а индукция анестезии занимает больше времени, чем при использовании закиси азота. Коэффициенты распределения (табл. 7-1) позволяют охарактеризовать относительную ра­створимость анестетиков в воздухе, крови и тканях.

ТАБЛИЦА 7-1. Коэффициенты распределения ингаляционных анестетиков при 37 ⁰C

Анестетик	Кровь/Газ	Мозг/Кровь	Мышцы/Кровь	Жир/Кровь
Закись азота	0,47	1,1	1,2	2,3
Галотан	2,4	2,9	3,5
Метоксифлюран		2,0	1,3
Энфлюран	1,9	1,5	1,7
Изофлюран	1,4	2,6	4,0
Десфлюран	0,42	1,3	2,0
Севофлюран	0,59	1,7	3,1

Каждый коэффициент представляет собой от­ношение концентраций анестетика в двух фазах в состоянии равновесия. Равновесие определяется как состояние, которое характеризуется одинако­вым парциальным давлением в обеих фазах. На­пример, для закиси азота коэффициент распреде­ления кровь/газ (λ_к/г) при 37 ⁰C составляет 0,47. Это значит, что в состоянии равновесия 1 мл крови содержит 0.47 от того количества закиси азота, кото­рое находится в 1 мл альвеолярного газа, несмотря на одинаковое парциальное давление. Другими сло­вами, емкость крови для закиси азота составляет 47 % от емкости газа. Растворимость галотана в кро­ви существенно выше таковой закиси азота; коэф­фициент распределения кровь/газ при 37 ⁰C для него составляет 2,4. Таким образом, для достижения равновесия в крови должно раствориться почти в 5 раз больше галотана, чем закиси азота. Чем больше коэффициент кровь/газ, тем выше растворимость анестетика, тем больше его поглощается кровью в легких. Вследствие высокой растворимости анес­тетика альвеолярное парциальное давление растет медленно и индукция занимает много времени. По­скольку коэффициент распределения жир/кровь у всех анестетиков > 1, то неудивительно, что ра­створимость анестетика в крови повышается на фоне постпрандиальной гиперлипидемии (т. е. фи­зиологической гиперлипидемии, возникающей пос­ле приема пищи) и снижается при анемии.

Второй фактор, влияющий на скорость поступ­ления анестетика из альвеол в кровь,— это альвео­лярный кровоток, который (в отсутствие патоло­гического легочного шунта) равен сердечному выбросу. Если сердечный выброс падает до нуля, то анестетик перестает поступать в кровь. Если сердечный выброс увеличивается, то скорость по­ступления анестетика в кровь, наоборот, возраста­ет, темп увеличения альвеолярного парциального давления замедляется и индукция анестезии длит­ся дольше. Для анестетиков с низкой растворимос­тью в крови изменения сердечного выброса играют небольшую роль, потому что их поступление не зависит от альвеолярного кровотока. Низкий сердеч­ный выброс увеличивает риск передозировки ане­стетиков с высокой растворимостью в крови, так как при этом фракционная альвеолярная концент­рация возрастает значительно быстрее. Концент­рация анестетика превышает ожидаемую, что по механизму положительной обратной связи приво­дит к дальнейшему уменьшению сердечного выброса: многие ингаляционные анестетики (например, галотан) снижают сократительную способность миокарда.

Наконец, последний фактор, который влияет на скорость поступления анестетика из альвеол в кровь,— это разница между парциальным давлени­ем анестетика в альвеолярном газе и парциальным давлением в венозной крови. Этот градиент зави­сит от поглощения анестетика различными тканя­ми. Если анестетик абсолютно не поглощается тка­нями, то венозное и альвеолярное парциальное давление будут равны, так что новая порция анес­тетика не поступит из альвеол в кровь. Перенос анестетиков из крови к тканям зависит от трех факторов: растворимости анестетика в ткани (ко­эффициент распределения кровь/ткань), тканевого кровотока и разницы между парциальным дав­лением в артериальной крови и таковым в ткани.

В зависимости от кровотока и растворимости анестетиков все ткани можно разделить на 4 груп­пы (табл. 7-2). Головной мозг, сердце, печень, почки и эндокринные органы составляют группу хорошо васкуляризованных тканей, именно сюда в первую очередь и поступает значительное количество анес­тетика. Небольшой объем и умеренная раствори­мость анестетиков существенно ограничивают ем­кость тканей этой группы, так что в них быстро наступает состояние равновесия (артериальное и тканевое парциальное давление становятся рав­ны). Кровоток в группе мышечных тканей (мышцы и кожа) меньше, и потребление анестетика проис­ходит медленнее. Кроме того, объем группы мы­шечных тканей и, соответственно, их емкость го­раздо больше, поэтому для достижения равновесия

ТАБЛИЦА 7-2. Группы тканей, выделенные в зависимости от перфузии и растворимости анестетиков

Характеристика	Хорошо васкуляризованные ткани	Мышцы	Жир	Слабо васкуляризованные ткани
Доля массы тела, %
Доля сердечного выброса, %				О
Перфузия, мл/мин/100 г				О
Относительная растворимость				О

может потребоваться несколько часов. Кровоток в группе жировой ткани практически равен кровото-ку в мышечной группе, но чрезвычайно высокая ра­створимость анестетиков в жировой ткани приво­дит к настолько высокой общей емкости (Общая емкость = Растворимость ткань/кровь X Объем ткани), что для достижения равновесия требуется несколько суток. В группе слабо васкуляризован-ных тканей (кости, связки, зубы, волосы, хрящи) кровоток очень низок и потребление анестетика не­значительно.

Поглощение анестетика можно представить в виде кривой, характеризующей подъем fa во вре­мя индукции анестезии (рис. 7-2). Форма кривой определяется величиной поглощения анестетиков в различных группах тканей (рис. 7-3). Начальный скачкообразный подъем fa объясняется беспре­пятственным заполнением альвеол при вентиля­ции. После исчерпания емкости группы тканей с хорошим кровоснабжением и группы мышечных тканей темп подъема fa существенно замедляется.

Вентиляция

Снижение альвеолярного парциального давления анестетика при поступлении в кровь может быть компенсировано увеличением альвеолярной вен­тиляции. Иными словами, при увеличении венти­ляции анестетик поступает непрерывно, компен­сируя поглощение легочным кровотоком, что поддерживает фракционную альвеолярную кон­центрацию на необходимом уровне. Влияние гипер­вентиляции на быстрый подъем F/\/Fi особенно наглядно проявляется при использовании анестети­ков с высокой растворимостью, потому что они по­глощаются кровью в значительной степени.

Рис. 7-2. fa быстрее достигает Fi при использовании закиси азота (анестетик с низкой растворимостью в крови), чем метоксифлюрана (анестетик с высокой растворимостью в крови). Объяснения обозначений fa и Fi даны в рис. 7-1. (Из: Eger E. L. II. Isoflurane [Forane]: A reference and compendium. Ohio Medical Producta, 1981. Воспроизведено с изме­нениями, с разрешения.)

Рис. 7-3. Подъем и снижение альвеолярного парциального давления предшествуют аналогичным изменениям парци­ального давления в других тканях. (Из: Cowles A. L. et al. Uptake and distribution of inhalation anesthetic agents in clinical practice. Anesth. Analg., 1968; 4: 404. Воспроизведено с изменениями, с разрешения.)

При использовании анестетиков с низкой растворимос­тью в крови увеличение вентиляции дает только небольшой эффект. В этом случае отношение FA/Fi быстро достигает необходимых значений без дополнительных вмешательств. В противополож­ность влиянию на сердечный выброс вызванная анестетиками (например, галотаном) депрессия дыхания ослабляет темп роста фракционной аль­веолярной концентрации по механизму отрица­тельной обратной связи.

Концентрация

Снижение альвеолярного парциального давления анестетика при поступлении в кровь может быть компенсировано увеличением фракционной кон­центрации анестетика во вдыхаемой смеси. Инте­ресно, что увеличение фракционной концентрации анестетика во вдыхаемой смеси не только увеличи­вает фракционную альвеолярную концентрацию, но также быстро повышает FA/Fi. Это явление полу­чило название эффекта концентрации и является результатом двух феноменов. Первый из них оши­бочно называют концентрационным эффектом. Если в легочный кровоток поступает 50 % анестети­ка, а фракционная концентрация анестетика во вды­хаемой смеси равна 20 % (20 частей анестетика на 100 частей газа), то фракционная альвеолярная кон­центрация будет равна 11 % (10 частей анестетика на 90 частей газа). Если же фракционную концент­рацию анестетика во вдыхаемой смеси поднять до 80 % (80 частей анестетика на 100 частей газа), то фракционная альвеолярная концентрация составит уже 67 % (40 частей анестетика на 60 частей газа). Таким образом, хотя в обоих случаях в кровь посту­пает 50 % анестетика, увеличение фракционной концентрации анестетика во вдыхаемой смеси при­водит к диспропорциональному увеличению фрак­ционной альвеолярной концентрации анестетика. В нашем примере 4-кратное увеличение фракцион­ной концентрации во вдыхаемой смеси вызывает 6-кратное увеличение фракционной альвеолярной концентрации. Если взять заведомо нереальный, крайний случай, когда фракционная концентрация анестетика во вдыхаемой смеси равна 100% (100 ча­стей из 100), то, несмотря на поглощение кровью 50 % анестетика, фракционная альвеолярная кон­центрация анестетика составит 100 % (50 частей анестетика на 50 частей газа).

Эффект усиления притока — второй феномен, благодаря которому возникает эффект концентра­ции. Вернемся к описанному выше примеру. Для предотвращения коллапса альвеол 10 частей аб­сорбированного газа должны быть замещены экви­валентным объемом вдыхаемой 20 % смеси. Таким образом, фракционная альвеолярная концентра­ция будет равна 12%(10 + 2 части анестетика на 100 частей газа). После поглощения кровью 50 % анестетика с фракционной концентрацией во вды­хаемой смеси 80 % необходимо заместить недоста­ющие 40 частей газа эквивалентным объемом 80 % смеси. Это приведет к увеличению фракционной альвеолярной концентрации с 67 до 72 % (40 + 32 части анестетика на 100 частей газа).

Эффект концентрации имеет наибольшее значе­ние при использовании закиси азота, потому что ее, в отличие от других ингаляционных анестетиков, можно применять в очень высоких концентрациях. Если на фоне высокой концентрации закиси азота вводить другой ингаляционный анестетик, то уве­личится (благодаря тому же механизму) поступле­ние в легочный кровоток обоих анестетиков. Влия­ние концентрации одного газа на концентрацию другого получило название эффекта второго газа.

Факторы, влияющие на фракционную концентрацию анестетика в артериальной крови (Fa)