I. Снижение парциального давления о2 во вдыхаемом воздухе. Ситуации:
а) большие высоты (горы, полёты на больших высотах) → гипобарии и ↓ парциального напряжения О2 б) ингаляция отравляющих газов
в) вблизи огня – поглощение О2 при горении. При этом уровень О2 может быть ниже 10-15% при 21% в норме Причина смерти – выраженная артериальная гипоксемия. Органы – мишени: - ЦНС; сердце; почки.
Нарушение диффузии газов через альвеолярно-капиллярную мембрану. Причины:
Уменьшение общей площади газообмена и ускорение прохождения эритроцитов по лёгочным капиллярам. Пример: эмфизема лёгких.
2. Снижение проницаемости альвеолярно -капиллярной мембраны. Пример: острый респираторный дистресс -синдром, альвеолярный протеиноз
лёгких. Механизм: в норме при вдохе должно выравниваться парциальное напряжение О 2 в альвеолах и лёгочных капиллярах, а здесь этого не происходит, т.к. диффузия О 2 через мембрану нарушена. Этот феномен называют альвеолярно-капиллярный блок. Для СО 2 нарушения диффузии чаще не опасны т.к. СО2 легче диффундирует через мембрану.
Регионарные нарушения вентиляционно-перфузионного отношения
Вентиляционно-перфузионноеотношение - это отношение величины альвеолярной вентиляции VА к показателю перфузии легочных кап илляров
, т.е. VА /Q. Нарушение вентиляционно-перфузионных отношений чаще всего ведёт к гипоксемической ДН I типа.
В норме в лёгких около 300 млн. альвеол, все они перфузируются кровью параллельно и последовательно. Кроме того, есть участки , которые не вентилируются. Они находятся в состоянии физиологического ателектаза. Перфузируются только те участки, которые вентилируются, и наоборот, следовательно в норме VА /Q примерно = 1. Если участки физиологического ателектаза начинают вентилироваться, то немедле нно в них
восстанавливается перфузия за счёт перераспределения крови. Организм стремится поддержать VА /Q ≈ 1,0 даже в условиях патологии. Существуют компенсаторные механизмы, которые при патологии держат VА /Q = 1. При их срыве развивается ДН I типа.
Механизмы поддержания VА /Q ≈ 1,0
Коллатеральная вентиляция лёгких.При обструкции бронхов воздух может проходить в альвеолы по специальным воздухоносным
коллатералям. Он поступает в альвеолы, минуя закупоренные бронхи. Воздухоносные коллатерали : - альвеолярные поры Кона; бронхиоло - альвеолярные коммуникации Ламберта, межбронхиальные сообщения Мартина. Объём коллатеральной вентиляции поражённых зон может к олебаться от 10% до 65% от общей вентиляции. Механизм : разница в давлении связанных коллатералями зо н. Значение: несмотря на обструкцию, воздух всё равно поступает в альвеолы и VА /Q ≈ 1,0,за счёт увеличения VА.
Лёгочная гипоксическая вазоконстрикция. Этот компенсаторный механизм действует при недостаточной вентиляции альвеол, т.е. тогда, когда VА уменьшается. Он направлен на поддержание отношения VА /Q ≈ 1,0 за счёт адекватного уменьшения Q. Механизм:
Уменьшение VА
↓
Снижение оксигенации крови лёгочных капилляров
↓
Гипоксемия до 60-70 мм. рт. ст.
↓
Повышение тонуса гладких мышц лёгочных капилляров за счёт увеличения проницаемости мембран для Са ++ и изменения баланса вазоактивных медиаторов (оксид азота и эндотелиин), которые выделяются клетками эндотелия;
↓
Спазм лёгочных капилляров
↓
Снижение Q
↓
VА /Q ≈ 1,0
Этот феномен называют рефлекс Эйлера-Лильестрандта (1946). Этот защитный рефлекс может быть нарушен при лёгочной патологии; высоком положительном давлении в ВДП; артериальной лёгочной гипертензии; применении нитратов; применении симпатомиметиков.
Гипокапническая бронхоконстрикция. Направлена на поддержание VА /Q ≈ 1,0 при уменьшении Q. Включается при уменьшении перфузии альвеол в условиях закупорки лёгочных сосудов. Механизм (на примере ТЭЛА):
ТЭЛА
↓
Альвеолы не перфузируются
↓
Уменьшение Q
↓
VА /Q увеличивается за счёт снижения Q.
↓
В капилляры малого круга не притекает венозная кровь
↓
Локальная гипокапния в капиллярах малого круга
↓
Рефлекторная бронхоконстрикция (сужение дыхательных путей)
↓
Уменьшение VА
↓
VА / Q ≈ 1,0
↓
Уменьшение Q сопровождается немедленным снижением VА , следовательно VА /Q ≈ 1,0. Этот рефлекс легко подавляется при увеличении дыхательного объёма.
Вывод. В норме VА /Q ≈ 1,0. Этот баланс поддерживается тремя защитными меха низмами. При срыве этих механизмов VА / Q ≠ 1,0 и развивается ДН I типа.
Нарушения VА /Q могут быть двух типов:
Преобладание вентиляции и недостаток перфузии. В норме воздух, выдыхаемый за 1 вдох, расходуется на: 1) вентиляцию мёртвого пространства; 2) эффективную вентиляцию альвеол. Мёртвое пространство включает в себя: ВДП (анатомическое мёртвое пространств о) и альвеолы, которые вентилируются, но не перфузирую тся кровью (физиологическое мёртвое пространство).Суммарное мёртвое пространство складывается из
анатомического и физиологического. Для эффективной вентиляции лёгких важен не столько объём мёртвого пространства VД, сколько его отношение к дыхательному объё му лёгких Vt (VД / Vt).Отношение VД / Vt≤ 0,3 в норме. Другими словами, в норме VД должно быть ≤ 30 %, а 70 % идёт на эффективную вентиляцию . Т.о.,. эффективная вентиляция = 70 %, а не эффективная вентиляция = 30 %. Если альвеолы вентилируются при недостатке перфузии (VА >Q), то этот воздух идёт на увеличение физиологического мёртвого пространства ( VД ). Доля эффективной вентиляции уменьшается. Для
поддержания эффективной вентиляции приходится увеличить работу дыхания за счёт: а) возрастания ДО, б) увеличен ия ЧД ( f). Это и есть
компенсация, и она довольно долго может поддерживать газовый состав крови, уберегая его от гипоксемии. Итак: вентиляция увели ченного мёртвого
пространства непосредственно не влияет на оксигенацию крови, но значительно увеличивает рабо ту дыхания. Пример: эмфизема лёгких: наблюдается:
деструкция межальвеолярных перегородок + редукция капиллярного русла. Значит: а) перфузия уменьшается; б) вентиляция сохранена.
↓
↑VД и ↑ неэффективная вентиляция, но гипоксемии нет, за счёт ↑ДО и/или ↑ЧД
↓
«розовые пыхтельщики: пыхтящее дыхание через полусомкнутые губы + истощение (результаты увеличенной работы дыхательных мышц).
Недостаток вентиляции и преобладание перфузии → VА <Q → VА /Q< 1,0
Кровь притекает в эту зону, но оттекает не оксигенированной ( увеличивается фракция венозного примешивания ). Развивается гипоксемия. Компенсаторные механизмы те же: а) увеличение ДО; б) увеличение ЧД ( f).Но они приводят только к увеличению выделения СО 2 и не корректируют гипоксемию. Итак, артериальная гипоксемия возникает при недостаточной вентиляции перфузируемых альвеол. При этом, выраженност ь гипоксемии определяется величиной пострадавших участков.
Пример 1: обструктивный бронхит: В лёгких есть участки с низкой вентиляцией и в них VА <Q, VА /Q< 1,0 ↓
Гипоксемия
↓
Рефлекс Эйлера-Лильестрандта
↓
давления в малом круге
↓
Развитие правожелудочковой недостаточности
↓
Цианоз + отёки
↓
«Синюшные отёчники»
Пример 2: ТЭЛА
↓
Перераспределение крови в неэмболизированные участки лёгких
↓
Чрезмерная перфузия нормально вентилируемых альвеол
↓
VА <Q → VА /Q< 1,0
↓
Гипоксемия
↓
Рефлекс Эйлера-Лильестрандта
↓
Лёгочная гипертензия + правожелудочковая недостаточность
↓
«Синюшные отёчники»
IV. Шунтирование крови справа налево – это прямой сброс венозной крови в артериальное русло. Варианты шунта:
бедная кислородом кровь полностью минует лёгочное русло (анатомический шунт);
кровь проходит в сосуды того участка, где отсутствует газообмен (альвеолярный шунт).
Патогенетическая значимость шунтирования: это крайний вариант нарушения VА /Q, который ведёт к артериальной гипоксемии. Анатомический шунт может быть в норме, но он не превышает 10% от среднего выброса, следовательно, даже в норме 10% крови от УО
возвращается в левые отделы сердца неоксигенированной.
Увеличение анатомического шунта может быть при:
врождённых пороках сердца со сбросом крови справа налево;
ТЭЛА: в норме ≈ у 25 % людей овальное отверстие закрыто только функционально, но не анатомически. Причина: при нормальном
внутрилёгочном давлении нет градиента право -левопредсердного давления и, следовательно, овальное окно, хотя и откр ыто анатомически, но не функционирует. При ТЭЛА повышено давления в малом круге и правом желудочке. Следовательно, возможен сброс крови через овальное отверстие из правого предсердия в левое предсердие.
Портопульмональном шунтировании : из V. porta в V. cava по порто -кавальным анастомозам сначала в малый, затем в большой круг, минуя печень, идёт необезвреженная кровь. Причина: портальная гипертензия различного происхождения.
Альвеолярный шунт – состояние, когда кровь проходит в сосуды того участка, где от сутствует газообмен (т.е. заблокированы альвеолы).
Этиология: - паренхиматозные заболевания лёгких, массивная пневмония; ателектаз; отёк лёгких. Патогенез:
Альвеолы спались или заполнены экссудатом.
↓
Диффузия О2 приостановлена.
↓
Гипоксемия
Диффузия СО2 не страдает, т.к. она легче, чем О2
Оценка нарушений при шунте крови справа налево
Расчёт величины шунта. Величина шунта QS – это та часть сердечного выброса, которая не учитывается в газообмене.
QS = (ССО2 – СА О2)
QT(ССО2 – СV О2)
QS – величина шунта
QT - общий кровоток
ССО2 – концентрация О2 в лёгочных капиллярах
СА О2 – концентрация О2 в артериальной крови
СV О2 – концентрация О2 в венозной крови
2)Расчёт концентрации О2 в артериальной крови.Она равна сумме (О2 + Нв) и (О2 плазмы)
3) Расчёт концентрации О2 в лёгочных капиллярах:
СС О2 = РА О2 = Р1 О2 – РАСО2 / R
Р1 О2 – парциальное напряжение О2 во вдыхаемом воздухе
РАСО2 – парциальное напряжение СО2 в альвеолярном воздухе
R = 0,8
Расчёт концентрации СО 2 в венозной крови – берут пробу крови из лёгочной артерии (это смешанная кровь) с помощью «плавающего» катетера типа Swanganz.
При дыхании 100 % кислородом если в течение 10 мин РАСО2<100 мм рт ст., то величина шунта составляет ≥ 35 %. (а в норме ≤ 10%)
V. Снижение парциального напряжения О 2 в смешанной венозной крови. Содержание О2 в венозной крови - это дополнительный фактор для определения уровня оксигенации венозной крови, поступающей в лёгкие.
СV О2 = СА О2 – VО2 / Нв х Q VО2 – потребление О2
Или: именно для венозной крови, поступающей в лёгкие: SVО2 = SАО2 - VО2 / Нв х Q
Итак: содержание О2 в венозной крови, притекающей к лёгким зависит от: