В действительности, количество покидающего альвеолы О₂ превышает количество поступающего в альвеолы СО₂ за минуту:

R = (200 мл CO₂/мин) / (250 мл O₂/мин) = 0,8.

При дыхательном коэффициенте, равном 0,8, молекулы N₂ занимают меньший объем. Если концентрация N₂ в альвеолах увеличится до 81%, то альвеолярное парциальное напряжение N₂ увеличивается до 577 мм рт.ст. и альвеолярное парциальное напряжение О₂снижается до 96 мм рт.ст.. Поэтому важно измерить R для того, чтобы точно рассчитать альвеолярное парциальное напряжение N₂. Предполагая, что парциальное напряжение СО₂ во вдыхаемом воздухе равно нулю, уравнение альвеолярного газа выглядит следующим образом:

P_AO₂ = (P_IO₂ - P_ACO₂) x (F_IO₂ + 1 - F_IO₂/R),

где: P_IO₂ на уровне моря равно 20,93% (760 - 47=149 мм рт.ст.), P_ACO₂ предполагается равным артериальному парциальному напряжению CO₂, которое может быть измерено достаточно точно:

P_AO₂ = P_IO₂ - P_aCO₂/R.

Альвеолярно-артериальная разница РО₂ ((А-а)РО₂) увеличивается с возрастом пациентов. K. Mellemgaard [121] выполнил исследование 80 здоровых людей от 15 до 75 лет и получил регрессионную формулу для расчета (А-а)РО₂:

(А-а)РО₂ = 2,5 + 0,21 x возраст (г.).

Увеличение (А-а)РО₂ в основном связано со снижением артериального РО₂, альвеолярное РО₂ значимо не меняется с возрастом.

Расчет альвеолярной вентиляции

V_A(мл) = VCO₂(мл) x 863 / P_ACO₂.

Отношение альвеолярной вентиляции к легочному кровотоку

V_A/Qc= 836 x (CvCO₂ - Cc’CO₂) / P_ACO₂,

где: Qc - кровоток в легочных капиллярах, CvCO₂ - концентрация СО₂ в смешанной венозной крови, Cc’CO₂ - концентрация СО₂ в крови конечно-легочных капилляров, V_A - альвеолярная вентиляция, P_ACO₂ - парциальное напряжение СО₂ в альвеолярном пространстве, 863 - постоянная для коррекции изменения альвеолярной фракции в альвеолярное напряжение СО₂.

Парциальное напряжение СО₂ в крови конечно-легочных капилляров такое же, как и в альвеолярном газе. Поэтому альвеолярное парциальное напряжение СО₂ определяется отношением вентиляции к перфузии.

West разработал комплексный компьютерный анализ, который рассматривает легкие как 10-компонентную систему [122]. По мере того как вентиляционно-перфузионный дисбаланс увеличивается, парциальное напряжение О₂ в артериальной крови снижается быстро и прогрессивно, парциальное напряжение СО₂ увеличивается вначале постепенно, а затем достаточно быстро. Таким образом, в отличие от классического учения, нарушение вентиляционно-перфузионных отношений может вызывать значительную гиперкапнию у больных с легочными заболеваниями, особенно когда заболевание столь тяжело, что гипервентиляция хорошо вентилируемых регионов легких больше не в состоянии компенсировать регионы, в которых парциальное напряжение О₂ снижено [123].

РАСЧЕТ ВЕНОАРТЕРИАЛЬНОГО ШУНТА

При наличии веноартериального шунта, артериальная кровь содержит некоторое количество смешанной венозной крови. Уравнение, которое описывает примешивание смешанной венозной крови к артериальной крови, аналогично уравнению Бора для расчета респираторного мертвого пространства:

Qs = Q x (Cc’O₂ - CaO₂) / (Cc’O₂ - CvO₂),

где: Qs - поток шунтируемой крови,

Cc’O₂ - содержание O₂ в крови конечно-легочных капилляров,

CaO₂ - содержание O₂ в артериальной крови,

CvO₂ - содержание O₂ в смешанной венозной крови,

Q - общий объем кровотока.

Поскольку пробы артериальной и смешанной венозной крови могут быть получены и проанализированы, то CaO₂ и CvO₂ могут быть рассчитаны. Количество крови, протекающей через шунт, может быть определено у пациентов, вдыхающих чистый кислород в течение времени, достаточного для вымывания всего N₂ из альвеол. Альвеолярное парциальное напряжение О₂ в этих условиях приблизительно составляет 673 мм рт.ст. (760 - альвеолярное РH₂O - альвеолярное РСО₂). В этих условиях не существует различия между альвеолами и конечным отделом легочных капилляров. Можно предположить, что кровь в конечном отделе легочных капилляров содержит кислород в количестве, равном кислородной емкости гемоглобина плюс 2,0 мл растворенного кислорода на 100 мл крови. Нормальный объем крови, протекающий через анатомический шунт (2% от сердечного выброса), приводит к снижению содержания кислорода на 0,1 мл кислорода на 100 мл крови и к снижению парциального напряжения О₂ на 35 мм рт. ст. от уровня теоретически максимально возможного уровня парциального артериального напряжения О₂ при вдыхании чистого кислорода.

«Венозная примесь» или «физиологический шунт» могут быть оценены методом, разработанным J.L. Lilienthal и соавт. [124]. «Шунт» означает снижение вентиляционно-перфузионных отношений и включает перфузируемые альвеолы без вентиляции; гиповентилируемые альвеолы с нормальной, увеличенной или слегка сниженной перфузией; и вентилируемые альвеолы со значительно увеличенной перфузией. С этой точки зрения, исследователь делает предположение о наличии 2 отделов: с полным шунтом и без шунта [125].

Если пациент вдыхает чистый кислород, то это позволяет отличить шунт справа налево от нарушения вентиляционно-перфузионных отношений. Ожидаемые парциальные напряжения О₂ в альвеолярном газе и артериальной крови в «идеальном легком», при вентиляционно-перфузионном дисбалансе и при наличии шунта представлены в табл. 5-3.

Таблица 5-3. Влияние вдыхания 21 и 100% кислорода на среднее парциальное напряжение кислорода в альвеолярном газе, артериальной и смешанной венозной крови в легких с «идеальным» газообменом, при вентиляционноперфузионном дисбалансе, при наличии шунта справа налево

Параметры

Идеальный газообмен

Вентиляционно-перфузионный дисбаланс

Шунт справа-налево

21%

100%

21%

100%

21%

100%