Обмен газов в легких
Майкл А. Гриппи
Предыдущие главы были посвящены механическим свойствам ВП и легочной паренхимы, определяющим движение газа в альвеолы и обратно. Газообмен через ал ьвеолярно-капиллярную мембрану, т. е. поглощение кислорода и выделение двуокиси углерода, является решающим процессом для обеспечения тканевого метаболизма.
В данной главе рассматривается движение кислорода и двуокиси углерода через альвеолярно-капиллярную мембрану в плазме и в эритроцитах. После краткого обзора основных принципов физики газов дается описание их диффузии и диффузионной способности легких. С позиций патофизиологии освещаются нарушения диффузионной способности легких.
Основные представления
Знание основных принципов физики газов необходимо для понимания обмена кислорода и двуокиси углерода в легких. Стержнем этих представлений являются фракционная концентрация и парциальное давление.
Фракционная концентрация газа
Кинетическая энергия всех молекул атмосферного газа создает атмосферное пли барометрическое давление (Рв). Рн меняется обратно пропорционально высоте над уровнем моря (на уровне моря Рв равно 760 мм рт. ст.). Это давление является фактической пли абсолютной величиной, а не относительной, как в случае давлений, рассмотренных в гл. 2. Давления плевральное, альвеолярное и в ВП обычно выражаются относительно атмосферного и известны как манометрические давления. При рассмотрении этих давлений атмосферное давление принимается равным нулю (нулевое манометрическое давление).
Атмосферный воздух является смесью нескольких газов: азота, кислорода, аргона, двуокиси углерода и водяного пара. Количество аргона и двуокиси углерода очень мало, а давление водяного пара при нормальных условиях окружающей среды невелико. Поэтому в практических целях атмосферный воздух можно рассматривать как смесь 21% кислорода и 79% азота, т. е. - фракционные концентрации кислорода и азота соответственно.
Когда вдыхается "сухой" атмосферный воздух, он нагревается до температуры тела (37 °С) и полностью насыщается водяным паром. При этих условиях давление водяного пара становится значимым.
Парциальное давление газа
Как изложено в гл. 3, в газовой смеси кинетическая энергия каждого газа создает давление, известное как парциальное давление газа. Смесь газов, находящаяся в резервуаре, оказывает на его стенки общее давление, равное сумме парциальных давлений всех газов смеси (закон Дальтона).
Давление водяного пара во вдыхаемом воздухе, который нагревается до температуры тела и полностью увлажняется, составляет 47 мм рт. ст. Обычно фракцпонную концентрацию газа рассчитывают после вычитания давления водяного пара (т. е. как "сухой газ").