Газообмен в легких

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ
ПЕДИАТРИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ
КАФЕДРА АНЕСТЕЗИОЛОГИИ-РЕАНИМАТОЛОГИИ И
НЕОТЛОЖНОЙ ПЕДИАТРИИ ФПК И ПП
ГАЗООБМЕН
Александрович Ю.С.
ПЛАН ЛЕКЦИИ
•Структурно-функциональная организация альвеолокапиллярного барьера
•Состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха
•Альвеолярный воздух, его относительное
постоянство
•Газы крови
•Механизм газообмена между альвеолярным
воздухом и кровью
•Кислородная емкость венозной и артериальной
крови
Альвеолярнокапиллярная мембрана
Площадь АКМ 50-100
м2.
Толщина 0,5-1,0 мкм.
Альвеолярно-капиллярная
мембрана
Фракционная концентрация газа
(Fm)
Fm= к-во молекул или единиц газа/
общее к-во молекул или единиц в смеси
Азот
Кислород
Аргон
Двуокись
углерода
Водяной пар
Альвеолярный воздух
FiO2=0,21 FiN2=0,79
Расчет фракционной концентрации газа
Парциальное давление газа (Рm)
Рm= Fm х (Рв-РН20)
ДИФФУЗИЯ


Перемещение О2 из
альвеолярного воздуха в
кровь
Перемещение СО2 из крови в
альвеолярный воздух
Первый закон диффузии Фика
VG - скорость переноса газа через тканевую
поверхность
DM - константа мембраны (диффузионная
способность)
Р1 - парциальное давление газа по одну
сторону тканевой поверхности
Р2 - парциальное давление газа по другую
сторону тканевой поверхности
k - константа
А - площадь тканевой поверхности
d - толщина тканевой поверхности
α - растворимость газа в ткани
МВ - молекулярный вес газа
Ограничения диффузии
газов
Градиент парциальных давлений –
основа газообмена
Диффузия по ходу
легочного капилляра
Диффузия по ходу легочного
капилляра при альвеолярной
гипоксии
Диффузия СО2 по ходу легочного
капилляра
Диффузионная способность
легких (DL)
DL=V газа/(Р1-Р2)
V газа (скорость потока газа через легкие)
Факторы, определяющие диффузионную
способность легких (DL)
• АКМ
• Расстояние между стенкой
альвеолы и центром эритроцита
• Скорость реакции О2 или СО с Нв
эритроцитов
I стадия - диффузия через барьер
между альвеолярным воздухом и
кровью, в том числе через плазму и
эритроцит
II стадия – реакция с гемоглобином
Сопротивление диффузии
DL - диффузионная способность легких
DM - диффузионная способность мембраны, включая мембрану
эритроцита
ө - скорость реакции О2 (или СО) с гемоглобином
Vc - объем капиллярной крови
Диффузионная способность легких
(DL) для О2 и СО2
DLО2 = 25-30 мл О2 на 1 мм рт. ст. в 1 мин
DLСО2 = 600 мл СО2 на 1 мм рт. ст. в 1 мин
Парциальное давление и
содержание респираторных
газов
Атмосферный
воздух
Альвеолярный
воздух
Выдыхаемый
воздух
мм рт. ст
%
мм рт. ст
%
мм рт. ст
%
N2
597,0
(78,62)
569,0
(74,9)
566,0
(74,5)
O2
159,0
(20,84)
104,0
(13,6)
120,0
(15,7)
CO2
0,3
( 0,04)
40,0
( 5,3)
27,0
( 3,6)
H 20
3,7
( 0,50)
47,0
( 6,2)
47,0
( 6,2)
760,0
(100,0)
760,0
(100,0)
760,0
(100,0)
Итого
DLCO

Для измерения
диффузионной
способности
легких
используют
окись углерода,
т.к. перенос СО
ограничен
исключительно
диффузией.
Факторы влияющие на DLCO
УВЕЛИЧЕНИЕ
УМЕНЬШЕНИЕ
↑ Размеров тела
↑ Альвеолярного РО2
↑ Объема легких
↑ Альвеолярного РСО2
Лежа на спине
Физическая нагрузка
↑ Болезни легких
↑ Возраст (↑ 20 лет)
По мере взросления (до
20 лет)
Изменение DLCO при патологии
Заболевание
DLCO
ХОБЛ (особенно эмфизема)
↓
Рестриктивные поражения паренхимы легких
↓
Отек легких
↓
Заболевания сосудов легких
↓
Гиперемия легких
↑
Полицитемия
↑
Анемия
↓
Транспорт кислорода
Кислород в крови находится в двух состояниях:
• в виде физически растворенного газа (0,3 мл на 100
мл крови)
в виде химически связанного (с Нв) состояния (20 мл на
100 мл крови)
Содержание кислорода в крови определяется по формуле:
СаО2=(1,3 х Hb x SaO2)+(0,003 x РaO2)
СаО2=(1,3 х 14 x 98)+(0,003 x 100)=18,1 мл/100мл или (об%)
Транспорт газов кровью
Ассоциация О2 с гемоглобином (Hb) в
легких и диссоциация оксигемоглобина
(HbO2) в тканях являются основными
механизмами обеспечения организма О2,
т.к. в связанном с Hb состоянии
переносится около 98 – 99% всего О2
Формы содержания кислорода в
крови
I часть уравнения
(1,3 х Hb x SaO2) содержание кислорода
связанного с гемоглобином (переносится 9899% O2)
1 г Hb при SaO2 100% связывает 1,3 мл О2
II часть уравнения
(0,003 x paO2) представляет количество
кислорода растворенного в плазме 0,003 мл/О2
в 1мл плазмы
Диффузия кислорода из крови
системных капилляров в клетки тканей
КРИВАЯ ДИССОЦИАЦИИ ОКСИГЕМОГЛОБИНА
Факторы, влияющие на положение кривой
диссоциации оксигемоглобина
Транспорт углекислого газа
Углекислый газ, переносится кровью к легким
за счет
- физиологического растворения в плазме и
- образования химических соединений
Транспорт СО2
СО2 освобождаясь в тканях,
диффундирует в капилляры и
транспортируется к легким в трех
основных формах:
в виде растворенной СО2 (5%)
в виде аниона бикарбоната (НСО3 )
(90%)
в виде карбаминовых соединений (5%)
Передача СО2 в тканях
Транспорт СО2
Эффект Холдейна
увеличение связывания СО2 с Нв после
деоксигенации крови (востановления
Нв)
+
СО2+Н2О ↔ Н2СО3 ↔ Н +
Н* + НвО2 ↔ Н* . Нв +О2
НСО3
Сатурационная кривая СО2
(зависимость общей кон-ии СО2 крови от РСО2)
О2-СО2 ДИАГРАММА
ЭФФЕКТ БОРА
зависимость степени диссоциации оксигемоглобина от величины
парциального давления углекислоты в альвеолярном воздухе и крови,
при снижении которого сродство кислорода к гемоглобину повышается,
что затрудняет переход кислорода из капилляров в ткани.
Эффект Холдейна