Емкость дыхательной мембраны. Диффузионная емкость для кислорода

Способность дыхательной мембраны участвовать в газообмене между альвеолярным воздухом и кровью в легких выражается в количественном отношении как диффузионная емкость дыхательной мембраны, которую определяют как объем газа, диффундирующий через мембрану при разнице в парциальном давлении в 1 мм рт. ст. за 1 мин. Все приведенные ранее факторы, способные повлиять на диффузию через дыхательную мембрану, оказывают влияние и на диффузионную емкость.

Диффузионная емкость для кислорода. В среднем у молодого мужчины в условиях покоя диффузионная емкость для кислорода равняется 21 мл/мин/мм рт. ст. Что это означает в функциональном смысле? Средняя величина градиента давления кислорода на дыхательной мембране во время нормального спокойного дыхания составляет около 11 мм рт. ст. Умножив градиент давления на диффузионную емкость мембраны (11х21), узнаем, что через дыхательную мембрану в каждую минуту диффундируют около 230 мл кислорода- это равно скорости потребления кислорода человека в состоянии покоя.

Изменение диффузионной емкости для кислорода во время физической нагрузки. Во время напряженной физической работы или в других условиях, значительно увеличивающих кровоток в легких и альвеолярную вентиляцию, диффузионная емкость для кислорода у молодых мужчин может максимально подняться до 65 мл/мин, что в 3 раза превышает диффузионную емкость в покое.

Такой подъем вызывается несколькими факторами. Среди них: (1) включение многих ранее закрытых легочных капилляров или дополнительное расширение уже работающих, что увеличивает площадь поверхности, контактирующей с кровью, куда может диффундировать кислород- (2) улучшение соотношения вентиляции альвеол и перфузии альвеолярных капилляров кровью, т.е. вентиляционно-перфузионный коэффициент, который будет подробно рассмотрен далее в этой главе. Таким образом, во время физической работы оксигенация крови повышается за счет не только увеличения альвеолярной вентиляции, но и более высокой диффузионной емкости дыхательной мембраны, улучшающей транспорт кислорода в кровь.

Диффузионная емкость для двуокиси углерода. Диффузионная емкость для двуокиси углерода еще никогда не была измерена напрямую из-за технической сложности: двуокись углерода диффундирует через дыхательную мембрану настолько быстро, что Рсо2 в крови и Рсо2 в альвеолярном воздухе различаются ничтожно мало (в среднем менее чем на 1 мм рт. ст.) и имеющиеся технические средства не способны к измерению таких малых величин.

Однако изучение диффузии других газов показало, что диффузионная емкость изменяется в связи с диффузионным коэффициентом данного газа. Коэффициент диффузии двуокиси углерода превышает диффузионный коэффициент кислорода более чем в 20 раз, поэтому можно ожидать, что диффузионная емкость двуокиси углерода в условиях покоя составит около 400-450 мл/мин/мм рт. ст. и во время физической нагрузки — около 1200-1300 мл/мин/мм рт. ст. На рис. 39-10 сравниваются полученные путем измерения или расчета диффузионные емкости моноксида углерода, кислорода и двуокиси углерода в условиях покоя и физической нагрузки, видна очень большая диффузионная емкость двуокиси углерода и влияние физической нагрузки на диффузионную емкость каждого из этих газов.

Измерение диффузионной емкости. Метод моноксида углерода. Диффузионная емкость кислорода может быть рассчитана на основе измерения следующих показателей: (1) РO2 в альвеолярном воздухе- (2) РO2 в крови легочных капилляров- (3) количества поглощенного кровью кислорода. Однако измерение РO2 в капиллярной крови легких настолько сложно и неточно, что на практике диффузионную емкость кислорода прямым способом не измеряют, хотя это делают в экспериментах.

Для исключения трудностей прямого измерения диффузионной емкости кислорода физиологи обычно вместо этого измеряют диффузионную емкость моноксида углерода и на основе полученных данных рассчитывают диффузионную емкость кислорода. Принцип этого метода заключается в следующем. В альвеолы вводят небольшое количество моноксида углерода и измеряют парциальное давление моноксида углерода в соответствующих порциях. Давление моноксида углерода в крови близко к нулю, т.к. гемоглобин соединяется с этим газом с такой высокой скоростью, что давление просто не успевает развиваться, поэтому градиент давления моноксида углерода на дыхательной мембране равняется его парциальному давлению в пробе альвеолярного воздуха.

Далее, измерив объем поглощенного за короткий период моноксида углерода и разделив полученную величину на парциальное давление моноксида углерода в альвеолярном воздухе, получают точную величину диффузионной емкости моноксида углерода.

Поскольку диффузионный коэффициент кислорода в 1,23 раза больше, чем диффузионный коэффициент моноксида углерода, полученную величину диффузионной емкости моноксида углерода умножают на 1,23. Таким образом, если средняя величина диффузионной емкости моноксида углерода у молодых мужчин в условиях покоя составляет 17 мл/мин/мм рт. ст., то диффузионная емкость кислорода больше в 1,23 раз, т.е. 21 мл/мин/мм рт. ст.

Источник: http://meduniver.com