Распределение легочного кровотока

Легочный кровоток так же неравномерен, как и вен­тиляция. Независимо от положения тела, в нижерас­положенные отделы легких поступает больше крови, чем в вышерасположенные. В результате действия силы тяжести создается градиент внутрисосудстого давления, составляющий 1 см вод. ст. на каждый сан­тиметр высоты легкого. Давление в малом круге кро­вообращения низкое (гл. 19), поэтому сила тяжести имеет значительное влияние на легочный кровоток. Каждое легкое условно можно разделить на три зоны — в зависимости от соотношения альвео­лярного (РА), артериального (Pa) и венозного (Pv) давлений (рис. 22-15). Зона 1 — это верхняя зона, представляющая собой альвеолярное мертвое про­странство, потому что здесь давление в альвеолах сжимает легочные капилляры и кровоток отсутству­ет. В средней зоне (зона 2) легочный капиллярный кровоток имеет прерывистый характер, зависящий

Рис. 22-15. Модель, демонстрирующая неравномерность распределения легочного кровотока в трех зонах легкого

от артериально-альвеолярного градиента давления. В зоне 3 легочный капиллярный кровоток непреры­вен и определяется артериально-венозным градиен­том давления.

Вентиляционно-перфузионные отношения

В норме альвеолярная вентиляция (V) составляет

4 л/мин, легочный капиллярный кровоток (Q) —

5 л/мин, а их соотношение V/Q, которое называют вентиляционно-перифузионным соотношением, соответственно 0,8. Для отдельной легочной единицы (комплекс "альвеола-капилляр") У/сможет варьиро­ваться от О (отсутствие вентиляции) до бесконеч­ности (отсутствие кровотока); первое состояние представляет собой внутрилегочный шунт, вто­рое — альвеолярное мертвое пространство. В от­дельных легочных единицах V/Q варьируется от 0,3 до 3,0, но в большинстве случаев близко к 1,0 (рис. 22-17А). И кровоток, и вентиляция возраста­ют от верхушек легких к основаниям, но кровоток — в большей ^степени, поэтому в апикальных отделах легких V/QBbiiue, чем в базальных (рис. 22-17Б).

Соотношение V/Q в различных зонах легкого определяют эффективность оксигенации венозной

KpOBPi и удаления из нее углекислого газа. Кровь, оттекающая от участков легких с малой величиной V/Q, характеризуется низким парциальным дав-лением кислорода и высоким парциальным давле­нием углекислого газа; и по газовому составу она напоминает смешанную венозную кровь. Поступ­ление такой крови в системный кровоток вызывает снижение PaO₂ и повышение PaCO₂. Этот эффект гораздо сильнее выражен для PaO₂, чем для PaCO₂; очень часто PaCO₂ даже снижается из-за рефлекторного увеличения вентиляции, обуслов­ленного гипоксией. К сожалению, компенсатор­ный рост вентиляции не приводит к существенному улучшению оксигенации в участках с нормальны­ми величинами V/Q, потому что оттекающая отту­да кровь конечных легочных капилляров уже мак­симально насыщена кислородом.

ШУНТЫ

В физиологии дыхания под шунтированием пони­мают возврат десатурированной смешанной веноз­ной крови из правых отделов сердца в левые без на­сыщения кислородом в легких (рис. 22-16). Этот тип шунта обозначают как шунт "справа-налево"; он

Рис. 22-16. Модель газообмена в легких, демонстрирующая вентиляцию мертвого пространства, нормальный альвео-лярно-капиллярный газообмен и шунты (примесь венозной крови). (С разрешения. Из: Nunn J. F. Applied Respiratory Physiology, 3rd ed. Butterworths, 1987.)

приводит к снижению ("разбавлению") содержа­ния кислорода в артериальной крови. Существуют и шунты "слева-направо", которые в отсутствие за­стоя в легких не вызывают гипоксемию. Внутриле-гочные шунты часто подразделяют на абсолютные и относительные. Под абсолютными шунтами по­нимают анатомические шунты и те легочные еди­ницы, где V/Q равно нулю. Относительный шунт — участок легкого с низким, но не нулевым значением V/Q. C практической точки зрения, ги­поксемию, обусловленную относительным шун­том, можно частично скорригировать, увеличив концентрацию кислорода во вдыхаемой смеси; при абсолютном шунте гипоксемию таким способом уменьшить нельзя.

Венозная примесь

Этим термином обозначают скорее условное поня­тие, чем реальный физиологический феномен. Венозная примесь — это количество смешанной венозной крови, которое необходимо добавить к крови конечных легочных капилляров, чтобы снизить парциальное давление кислорода в ней до уровня PaO₂. Принято считать, что парциаль­ное давление кислорода в крови конечных легоч­ных капилляров такое же, как в альвеолярном газе.

Для удобства венозную примесь (Qs) выражают как фракцию сердечного выброса (Qt). Уравнение для Qs/Qt основано на том, что, в соответствии с законом сохранения массы, артериальная кровь за 1 мин переносит такое же количество кислоро­да, какое за это же время транспортируется через легочные капилляры и шунты:

Qt х CaO₂ = (Qs х CvO₂) + (Qc х CcO₂),

где

Qc — объемный кровоток через нормально вен­тилируемые капилляры легких; Qt = Qc + Qs;

Cc'O₂- содержание кислорода в крови конечных легочных капилляров (считается, что кровь ко­нечных легочных капилляров оксигенирована максимально для данного FiO₂, т. е. она уравно­вешена с альвеолярным газом по PO₂.- Примеч. пер.);

CaO₂ — содержание кислорода в артериальной крови;

CvO₂ — содержание кислорода в смешанной ве­нозной крови.

После преобразования получаем:

Qs/Qt = (CcO₂- CaO₂)ACcO₂- CvO₂).

Рис. 22-17. Распределение отношения вентиляция/кровоток в целом легком (А) и в направлении от верхушки к осно­ванию (Б) в вертикальном положении. Видно, что сверху вниз вентиляционно-перфузионное отношение уменьшает­ся. (С разрешения. Из: West J. В. Ventilation/Blood Flow and Gas Exchange, 3rd ed. Blackwell, 1977.)

Формула для расчета содержания кислорода в крови приведена ниже.

Qs/Qt (венозную примесь) можно рассчитать в клинических условиях, если измерить парциаль­ное давление кислорода и насыщение гемоглобина кислородом в артериальной и смешанной венозной крови; для получения образца смешанной веноз­ной крови необходима катетеризация легочной ар­терии. Для вычисления парциального давления кислорода в крови конечных легочных капилляров используют уравнение альвеолярного газа. Приня­то, что при FiO₂ > 0,21 кровь конечных легочных капилляров насыщена кислородом на 100 %.

При расчете венозной примеси делается допу­щение, что она целиком обусловлена только внут-рилегочным и только абсолютным шунтом (V/Q = О). В действительности это не так, тем не менее, понятие венозной примеси чрезвычайно по-

лезно для клиники. В норме анатомическим суб­стратом венозной примеси являются анастомозы между глубокими бронхиальными и легочными венами, тебезиевы вены сердца, а также участки легких^с низким, но не равным нулю соотношени­ем V/Q (рис. 22-18). У здоровых людей величина венозной примеси не достигает 5 %.