Лёгочная вентиляция, её типы

Лёгочная вентиляция (минутный объём дыхания) - количество воздуха, обмениваемое в минуту; её определяют путём умножения дыхательного объёма на число дыханий в минуту. У взрослого человека в состоянии покоя лёгочная вентиляция составляет 6-8 л/мин, при средней мышечной работе - 80 л/мин, при тяжёлой физической работе - 120-150 л/мин.

На основе учёта парциального давления газов в альвеолах применяют следующие термины для разных типов вентиляции:

• гипервентиляция - усиленная вентиляция, превышающая метаболические потребности организма (парциальное давление углекислоты меньше 40 мм рт.ст.);

• гиповентиляция - пониженная вентиляция (парциальное давление углекислоты больше 40 мм рт.ст.);

• повышенная вентиляция(гипервентилляция) - любое увеличение альвеолярной вентиляции по сравнению с уровнем покоя независимо от парциального давления газов в альвеолах;

• гиперпноэ - увеличение глубины дыхания;

• тахипноэ - увеличение частоты дыхания;

• апноэ - остановка дыхания.

Состав воздуха: вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного

Человек дышит атмосферным воздухом, который имеет следующий состав: 20,94% кислорода, 0,03% углекислого газа, 79,03% азота. В выдыхаемом воздухе обнаруживают 16,3% кислорода, 4% углекислого газа, 79,7% азота.

Состав выдыхаемого воздуха непостоянен и зависит от интенсивности обмена веществ, а также от частоты и глубины дыхания. Стоит задержать дыхание или сделать несколько дыхательных движений, как состав выдыхаемого воздуха изменяется. Сравнение состава вдыхаемого и выдыхаемого воздуха служит доказательством существования внешнего дыхания.

В альвеолах происходит обмен газов между воздухом и кровью, при этом в кровь диффундирует кислород, а из крови - углекислый газ. В результате в альвеолярном воздухе резко уменьшается содержание кислорода и возрастает количество углекислого газа. Процентное содержание отдельных газов в альвеолярном воздухе: 14,2-14,6% кислорода, 5,2-5,7% углекислого газа, 79,7-80% азота. Альвеолярный воздух отличается по составу и от выдыхаемого воздуха. Это объясняется тем, что выдыхаемый воздух содержит смесь газов из альвеол и вредного пространства. В дыхательных путях газообмен не происходит, и состав воздуха не меняется. Пространство, заключенное в дыхательных путях, называют мёртвым (или вредным).

 

Газообмен в лёгких

Газообмен между альвеолярным воздухом и кровью лёгочных капилляров происходит вследствие разницы парциального давления кислорода и углекислого газа в альвеолах и напряжения этих газов в крови.

Парциальное давление - часть общего давления в смеси газов, которое приходится на долю конкретного газа. Парциальное давление газа в жидкости называют напряжением.

В связи с тем, что парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе (106 мм рт.ст.) больше, чем в крови лёгочных капилляров (40 мм рт.ст.), кислород диффундирует в капилляры. С другой стороны, напряжение углекислого газа в крови капилляров (47 мм рт.ст.) больше, чем в альвеолярном воздухе (40 мм рт.ст), поэтому углекислый газ диффундирует в альвеолы, в сторону меньшего давления.

Следует учесть, что скорость диффузии углекислого газа через стенки альвеол в 20-25 раз выше скорости диффузии кислорода, поэтому обмен углекислого газа в лёгких происходит достаточно полно, а обмен кислорода - частично. Скорость диффузии кислорода через альвеолярные стенки в кровь составляет 1/20-1/25 скорости диффузии углекислого газа, поэтому в оттекающей от лёгких крови парциальное давление кислорода на 6 мм рт.ст. меньше, чем в альвеолярном воздухе.

 

 

Транспорт газов кровью

Транспорт газов осуществляется кровью и обеспечивается разностью парциального давления (напряжения) газов по пути их следования: кислорода от лёгких к тканям, углекислого газа от клеток к лёгким.

Кислород плохо растворим в плазме крови (всего 0,3 мл О₂ в 100 мл плазмы крови), поэтому основную роль в его транспорте выполняет гемоглобин эритроцитов, образующий с ним нестойкое соединение оксигемоглобин.

Гипоксемия - уменьшение концентрации кислорода в крови.

Углекислый газ транспортируется к лёгким в растворённом виде (2,5-3 мл СО₂ в 100 мл крови) в виде непрочных соединений - угольной кислоты, бикарбонатов натрия и калия. Только часть СО₂ - до 25-30% - соединяется с гемоглобином, образуя нестойкое соединение - карбгемоглобин. Таким образом, при транспорте две трети СО₂ находятся в плазме и лишь одна треть - в эритроцитах.