Соотношение вентиляции и перфузии легких

Пло­щадь и толщина альвеоло-капиллярного барьера

Количество альве­ол в одном легком человека равно приблизительно 300 млн.
Сум­марная площадь альвеоло-капиллярного барьерачерез который про­исходит обмен  газами между альвеолярным воздухом и смешанной венозной кровью, имеет огромные размеры (70-80 м2).

Это дости­гается за счет большой суммарной площади альвеол и необычайной плотности расположения легочных капилляров, сеть которых обра­зует как бы почти сплошной слой крови на поверхности альвеол. Этот слой является столь тонким, что объем крови в легочных капиллярах, несмотря на значительную его поверхность, составляет всего 100-150 мл из общего количества 500-600 мл крови, одновре­менно содержащейся в малом круге кровообращения.

Большая пло­щадь альвеоло-капиллярного барьера и его минимальная толщина (от 0.3 до 2.0 мкм) создают оптимальные условия для диффузии кислорода из альвеолярного воздуха в кровь легочных капилляров, а углекислого газа — в противоположном направлении.

Средняя про­должительность пребывания эритроцитов в легочных капиллярах со­ставляет, в зависимости от скорости легочного кровотока, 0.25-0.75 с, что достаточно для того, чтобы оксигенация крови практически успела закончиться даже при поступлении к легким венозной крови с  очень низким содержанием кислорода.

Для полного насыщения крови кислородом в легочных капиллярах необходимо, чтобы кровоток во всех участках легких оптимально соответствовал вентиляции этих участков. Однако, распределение кровотока по легким у человека, как оказалось, не является равномерным, и кровоснабжение разных участком легких зависит от по­ложения тела человека, изменяясь под влиянием гравитационного фактора.

Зависомость легочного кровотока от положения тела

У человека в вертикальном положении величина легочного кровотока на единицу объема ткани легкого почти линейно убывает в направлении снизу вверх, и меньше всего снабжаются кровью верхушки легких.
В положении лежа на спине кровоток в верхушках легких увеличивается, а в основаниях — практически не изменяется, в результате чего, его вертикальная неравномерность распределения почти исчезает. Однако, в этом положении кровоток в задних (до­рсальных) отделах легких становится выше, чем в передних (вен­тральных).

При положении человека вниз головой кровоток в вер­ хушках легких может быть больше, чем в основаниях. При умерен­ной физической нагрузке кровоток в верхних и нижних отделах легких увеличивается и регионарные различия его распределения сглаживаются.

Выраженные гравитационные влияния при вертикальном положе­нии тела на распределение кровотока по легким связаны у человека с низким уровнем внутрисосудистого давления крови в малом круге кровообращения. Среднее давление в легочной артерии человека на уровне сердца около 1.5-2.0 кПа (15-20 см вод.ст.). В артериальных сосудах верхних отделов легких оно снижено на величину гидроста­тического давления столба крови, равного расстоянию по вертикали между этими отделами и уровнем сердца.

функциональные зоны легких

На рис.8.5 схематически представлено подразделение легких на функциональные зоны Веста в зависимости от соотношения в них давления в альвеолах (РА), мелких артериях  (Ра) и  мелких легочных венах (Pv).

Рис.8.5. Модель, связывающая неравномерность распределения легочного кровотока при вертикальном положении тела человека с величиной давления, действующего на капилляры.

В зоне 1 (верхушка) альвеолярное давление (Рд) превышает давление в артериолах (Pa ) и кровоток ограничен.

В зоне 2, где Ра>Рд, кровоток больше, чем в зоне 1.

В зоне 3 кровоток усилен и определяется разностью давления в артериолах (Р ) и давления в венулах (РV).
В центре вхемы легкого — легочные капилляры; вертикальные трубочки по сторонам легкого — манометры.

В верхушках легких (зона 1) могут существовать области с давлением в легочных артериях (особенно в фазу диастолы) ниже альвеолярного (PA>Pa>Pv). При этом капилляры полностью спадают­ся, и кровоток через них становится невозможным. Такая ситуация в норме не наблюдается, поскольку давление в легочных артериях достаточно, чтобы «поднять» кровь до верхушек, однако, она может возникнуть в результате снижения артериального давления (напри­мер, при значительной кровопотере) или увеличении альвеолярного давления (при искусственной вентиляции под положительным дав­лением). Вентилируемые, но не снабжаемые кровью, т.е. не уча­ствующие в газообмене, участки легких называют альвеолярным мертвым   пространством.

В средней части легких (в зоне 2) давление в артериях под действием гидростатических сил увеличивается и становится выше альвеолярного (Pa>PA>Pv). Альвеолярное давление все еще превышает венозное, поэтому величину кровотока определяет раз­ность между артериальным и альвеолярным давлением, а не артерио-венозный градиент давлений. Поскольку альвеолярное давление во всех отделах легких одинаково, а артериальное давление за счет гидростатической составляющей увеличивается в направлении сверху вниз, кровоток интенсивнее в ниже расположенных и, следователь­но,  более  растянутых сосудах  зоны 2.

В нижних отделах легкого (зона 3) давление в легоч­ных венах выше альвеолярного (РАVа) и величина кровотока, как и в обычных сосудах, определяется разницей между артериаль­ным и венозным давлением. Возрастание кровотока в верхне-ниж­нем направлении в этой зоне обусловлено, главным образом, рас­ширением легочных капилляров. Давление в них соответствует сред­нему между артериальным и венозным и возрастает к основаниям легких, тогда как альвеолярное давление остается постоянным. Это приводит к увеличение просвета капилляров в верхне-нижнем на­правлении. Кроме того, постепенное возрастание кровотока в верх­не-нижнем направлении в зоне 3 может быть частично обусловлено вовлечением новых капилляров.

Зоны Веста — это функциональная характеристика легких, отли­чающаяся большой динамичностью. Величина каждой из зон зависит не только от положения тела, но и от степени наполненности легких воздухом. При функциональной остаточной емкости легких распред­еление кровотока таково, что зона 2 занимает две три легких, а при остаточном объеме (после усиленного выдоха) все легкое можно отнести к зоне 3. При малом объеме легких снижается кровоток, преимущественно в области оснований легких, где легочная парен­хима расправлена слабее. Причиной такого снижения является здесь сужение внеальвеолярных сосудов при недостаточном расправлении легких.  Эти участки иногда называют зоной 4.

Вертикальное положение тела оказывает влияние на распределе­ние не только легочного кровотока, но и вентиляции. Поскольку у человека в вертикальном положении существует градиент плевраль­ного давления от верхушек к основанию легких, обусловленный собственной массой тканей легкого, а также других органов грудной полости, то альвеолы верхушек имеют большие размеры, а стенка их растянута и более напряжена, чем у альвеол нижних участков легких. Альвеолы с разной степенью растяжения вентилируются неравнозначно. Прирашение объема альвеол при одном и том же сдвиге транспулъмонального давления непропорционально меньше в растянутых альвеолах верхушки легких,  чем в альвеолах основания.

Смещая однонаправленно интенсивность кровотока и вентиляции от верхних участком легких к нижним, гравитация, тем не менее, не обеспечивает в каждом из них оптимальное соответствие крово­тока и вентиляции в различных функциональных легочных единицах (адекватности вентиляционно-перфузионных отношений), от кото­рого в конечном итоге зависит эффективность легких как газообменного органа. При положении человека стоя или сидя кровь в капилляры верхушек легких почти не поступает и вентиляционно-перфузионное отношение для верхних отделов легких оказывается существенно увеличенным, несмотря на то, что их вентиляция так­же снижена,  но в меньшей степени (табл.8.1).  Кровоток, как правило, тем больше, чем ниже расположен участок легкого. В нижних отделах вентиляционно- перфузионное отношение умеренно пониже­но. Однако, такое умеренное снижение этого отношения (до 0.7-0.6) еще не приводит к существенным изменениям в насыщении крови кислородом  (см.  табл.8.1).

Таблица 8.1. Кровоток, вентиляция и насыщение крови кислородом в разных участках легких у здорового человека в положении сидя.

Вазомоторные и бронхомоторные ответы на изменение газового состава альвеолярного воздуха

Механизмами, корригирующими в легких соответствие локального кровотока объему локальной вентиляции, являются вазомоторные и бронхомоторные ответы на изменение газового состава альвеолярного воздуха, а именно — вазоконстрикция при снижении в альвеолах парциального давления кислорода или при повышении в них парци­ального давления углекислого газа и бронхоконстрикция — в случае снижения альвеолярного парциального давления углекислого газа.

Локальный кровоток и локальная вентиляция являются взаиморегулируемыми параметрами: в гиповентилируемых участках кровоток снижается в результате возникающей в них гипоксической и гипер-капнической вазоконстрикции, а в участках с пониженным (по от­ношению к вентиляции) кровотоком гипокапническая бронхоконстрикция вызывает уменьшение вентиляции. Действующие в этих случаях легочные регуляторные механизмы направлены на поддер­жание адекватных вентиляционно-перфузионных отношений в раз­личных отделах легких, представляя собой ауторегуляцию газообмена в этом органе. Констрикция легочных сосудов проявляется уже при небольшом понижении парциального давления кислорода в альве­олах, например, при вентиляции легких гипоксической газовой сме­сью, содержащей 15- 16% кислорода. Следовательно, указанные ауторегуляторные реакции могут возникать в обычных условиях в тех альвеолах, которые заполняются во время вдоха первыми и получа­ют воздух с низким содержанием кислорода, оставшийся в дыха­тельном мертвом пространстве в конце предыдущего выдоха. Воз­никающая при этом вазоконстрикция ограничивает или даже пре­кращает кровоток в этих альвеолах, который направляется в другие группы альвеол.

Увеличение бронхотонуса при уменьшении легочного кровотока обусловлено действием на гладкую мускулатуру бронхов, возникающей при этом, гипокапнии. Для возникновения гипокапнической бронхоконстрикции имеет значение рН притекающей к легким крови; сни­жение концентрации водородных ионов в крови усиливает бронхоконстрикторную реакцию на гипокапнию.

Иисус Христос объявил: Я есмь Путь, и Истина, и Жизнь. Кто же Он на самом деле ?

Жив ли Христос? Воскрес ли Христос из мертвых? Исследователи изучают факты

РЕКЛАМА
RobinGood ДЕНЬГИ — это лишь средство. Система «Робин Гуд» представляет собой симбиоз программного обеспечения и работы людей. Которая совершенно легально и самостоятельно зарабатывает у брокера на разнице курсов.


Redu Shaper«Redu Shaper» – майка для похудения. Новые средства по уходу за здоровьем тела постоянно входят в нашу повседневную жизнь, однако далеко не все они обладают ощутимым эффектом. Извечная женская проблема избыточного веса решается ...


XtrimБРИТВА X-TRIM, ЛУЧШЕ, ЧЕМ БРИТВА! Беспроводная чудо-бритва X-TRIM – идеальная гладкость всего за 2 минуты. X-TRIM проста и удобна в использовании, ее многофукциональность экономит Ваше время и усилия, деликатна и безопасна...


Godji Худейте с "Волшебными ягодами"! Ягоды годжи употребляют в пищу еще с древних времен. Благодаря их характерным свойствам, они помогут не только потерять лишний вес, не корректируя свой привычный рацион, но и подарят прекрасное самочувствие.


SuperPamyatМонастырский сбор для памяти. Травяной сбор в разы увеличивает эффективность работы мозга. Уже через несколько дней применения вы заметите: повышение концентрации, улучшение реакции и скорости принятия решений, улучшение памяти и...


NetOchkamРеволюционная разработка 2015!
Безоперационное восстановление зрения за 10 дней!
Вы больше не будете щуриться и приглядываться!
Вы будете полноценно наслаждаться красотой окружающего мира!


ElaSlimСерия колготок ElaSlim – ответ на терпеливое ожидание большинства женщин. Устав бороться с несносными “стрелками” и “зацепками”, производители бренда ElaSlim нашли простое решение для создания высокопрочных моделей колготок.